卫星导航星基增强系统可用性预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种卫星导航星基增强系统可用性预测方 法。
【背景技术】
[0002] 星基增强系统（Satellite-Based Augmentation System，简称 SBAS)，通过地球静 止轨道（synchronous orbit，简称GE0)卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播 发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度 的改进。保护级（Protect Level，简称PL)用来保证卫星导航星基增强系统正常和非正常 情况下的完好性。PL大小需要确保仅仅有非常小部分（小于或者等于完好性风险概率）的 误差位于包络之外。为了保证系统的可用性，一般期望PL非常"紧"，即在保证完好性前提 下尽可能的小。当PL大于阈值（告警限）时，星基增强系统是不可用的，即导航系统的定 位误差过大，超过了星基增强系统容许的误差范围，用户需借助其他手段来辅助定位，以满 足其应用需求。也即，通过计算PL，可以判断星基增强系统的可用性。
[0003] 目前，航空无线电技术委员会（dio Technical Commission for Aeronautics，简 称RTCA)全球定位系统/广域增强系统机载设备最低操作性能标准（RTCA/D0-229D)中规 定了 SBAS PL的详细计算方法，算法所需的核心参数为增强系统实时播发的两个参数：用 户差分距离误差（User Difference Range Error，简称UDRE)和格网电离层垂直误差（Grid Ionospheric Vertical Error，简称GIVE)，通过从导航电文中解析得到UDRE和GIVE两个 参数，进而按照RTCA/D0-229D计算PL，进而判断星基增强系统的可用性。
[0004] 然而，目前的m)RE和GIVE两个参数需实时从导航电文中解析，一是无法对星基增 强系统的可用性进行预判；二是在给定时间范围内，连续不断地从导航电文中解析UDRE和 GIVE两个参数，运算量大，时效性差，从而无法快速预测卫星导航星基增强系统的可用性， 导致卫星导航系统定位精度不高。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种卫星导航星基增强系统可用性预测方法，能够快速预测卫星导航 星基增强系统的可用性，提高卫星导航系统定位精度。
[0006] 本发明提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法，包括：
[0007] 计算每颗卫星可见的RMS个数；
[0008] 计算每个IGP可见的IPP个数；
[0009] 根据可见的RMS个数和可见的IPP个数计算星基增强系统的PL ;
[0010] 根据星基增强系统的PL判断星基增强系统的可用性。
[0011] 在本发明一实施例中，前述根据可见的RMS个数和可见的IPP个数计算星基增强 系统的PL，包括：
[0012] 根据可见的RMS个数得到UDRE ;
[0013] 根据可见的IPP个数得到GIVE ;
[0014] 根据得到的UDRE和GIVE计算星基增强系统的PL。
[0015] 在本发明一实施例中，前述根据可见的RMS个数和可见的IPP个数计算星基增强 系统的PL，还包括：
[0016] 根据卫星的历书推算卫星位置；
[0017] 根据得到的UDRE、GIVE和卫星位置计算星基增强系统的PL。
[0018] 在本发明一实施例中，前述计算每颗卫星可见的RMS个数，包括：
[0019] 通过卫星的历书推算每颗卫星短期内某一时刻的位置；
[0020] 遍历每颗卫星所有的RMS ;
[0021] 计算每个RMS到每颗卫星的仰角；
[0022] 将仰角与每个RMS到每颗卫星的截止角比较，判断每个RMS的可见性；
[0023] 其中，截止角为5度或10度；
[0024] 统计每颗卫星可见的RMS个数。
[0025] 在本发明一实施例中，前述将仰角与每个RMS到每颗卫星的截止角比较，判断每 个RMS的可见性，包括：
[0026] 若仰角大于截止角，则RMS可见；
[0027] 若仰角小于或等于截止角，则RMS不可见。
[0028] 在本发明一实施例中，前述计算每个IGP可见的IPP个数，包括：
[0029] 通过卫星的历书推算每颗卫星短期内某一时刻的位置，结合RMS位置推算IPP分 布；
[0030] 遍历每个IGP所有的IPP ;
[0031] 计算每个IPP到每个IGP的距离；
[0032] 将每个IPP到每个IGP的距离与截止距离比较，判断每个IPP的可用性；
[0033] 其中，截止距离为600千米；
[0034] 统计每个IGP可用的所有IPP个数。
[0035] 在本发明一实施例中，前述将每个IPP到每个IGP的距离与截止距离比较，判断每 个IPP的可用性，包括：
[0036] 若IPP到IGP的距离小于截止距离，则IPP可用；
[0037] 若IPP到IGP的距离大于或等于截止距离，则IPP不可用。
[0038] 在本发明一实施例中，前述根据星基增强系统的PL判断星基增强系统的可用性， 包括：
[0039] 将星基增强系统的PL与保护级阈值比较；
[0040] 若星基增强系统的PL小于或等于保护级阈值，则星基增强系统可用；
[0041] 若星基增强系统的PL大于保护级阈值，则星基增强系统不可用。
[0042] 本发明提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法，通过计算每颗卫星可见的 RMS个数，以及每个IGP可见的IPP个数，即可计算得到星基增强系统的PL，而不再需要实 时解析导航电文，从而能够快速对卫星导航星基增强系统的可用性进行预判，进而提高了 卫星导航系统定位精度。
【附图说明】
[0043] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0044] 图1为EGNOS的系统结构图；
[0045] 图2为本发明一实施例提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法流程图；
[0046] 图3为EGNOS的RMS和IGP分布图；
[0047] 图4为本发明另一实施例提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法流程图；
[0048] 图5为本发明又一实施例提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法流程图；
[0049] 图6为本发明再一实施例提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法流程图；
[0050] 图7为可见RMS个数和UDREI的拟合关系图；
[0051] 图8为可见IPP个数和GIVEI的拟合关系图；
[0052] 图9为星基增强系统的保护级计算流程图。
【具体实施方式】
[0053] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054] 星基增强系统（Satellite-Based Augmentation System，简称 SBAS)主要实现 对于原有卫星导航系统定位精度的改进，目前，全球已经建立起了多个SBAS系统，如美国 的广域增强系统（Wide Area Augmentation System，简称WAAS)、俄罗斯的差分校正和监 测系统（System for D