卫星导航星基增强系统可用性预测方法_2

文档序号:8412743阅读:来源:国知局
ifferential Corrections and Monitoring,简称 SDCM)、欧洲的 静地轨道卫星导航重叠服务(European Geostationary Navigation Overlay Service, 简称 EGNOS)、日本的多功能卫星增强系统(Multi-functional Satellite Augmentation System,简称MSAS)以及印度的静地轨道增强导航系统(GPS Aided Geo Augmented Navigation,简称GAGAN)。本发明主要以EGNOS为例阐述本发明卫星导航星基增强系统可 用性预测方法,但是本发明的卫星导航星基增强系统可用性预测方法适用于各种SBAS系 统,不只仅限于适用EGN0S。
[0055] 图1为EGNOS的系统结构图。如图1所示,EGNOS的系统结构包括:空间段、地面段 和用户段。空间段主要由全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)卫星、全 球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,简称GLONASS)卫星和地球静止 轨道(synchronous orbit,简称GE0)卫星组成,用于保持和实现与地面的距离修正和完好 性监测站(Ranging and Integrity Monitoring Stations,简称 RIMS)和中心站(Master Control Center,简称MCC)之间的通信联系,以及完成由MCC发送给用户的指令信息。地面 段主要由RIMS、MCC和导航地面站(Navigation Land Earth Station,简称NLES)组成,用 于对EGNOS系统进行全面控制和数据处理。用户段由EGNOS标准接收机组成,用户段涉及到 航空、航海和地面交通等应用,用户所使用的接收机需要能同时接收EGNOS和GPS/GL0NASS 的信号,并具有对EGNOS和GPS/GLONASS的信息进行定位数据综合处理的功能。
[0056] 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。如 图2所示,本实施例提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法,包括:
[0057] SlOl :计算每颗卫星可见的RMS个数;
[0058] 其中,基于星基增强系统中RMS位置,和从卫星历书计算出来的卫星位置,统计 计算每颗卫星可见的RMS个数。
[0059] 具体的,RMS是指监测站测量所有可见的伪距值,并完成部分完好性监测的监测 站。需要说明的是,由于卫星钟、接收机钟的误差以及无线电信号经过电离层和对流层中的 延迟,实际测出的距离与卫星到接收机的几何距离有一定的差值,因此,一般称测量出的距 离为伪距。
[0060] 举例来说,目前,EGNOS共有39个RMS。但是,其中部分RMS尚处于测试阶段,未 投入运行,部分RMS仅用于UDRE监测或者仅用于GIVE监测,实际用于UDRE监测的RMS 共有31个。图3为EGNOS的RMS和IGP分布图,如图3所示,基于EGNOS系统中RMS位 置,可精确获知RMS位置。另一方面,通过卫星的历书可以推算卫星短期内任一时刻的位 置。从而,根据RMS位置和卫星位置可以得到卫星和RMS的几何分布,从而可以统计计算 得到每颗卫星可见的RMS数。
[0061] S102 :计算每个IGP可见的IPP个数;
[0062] 其中,基于星基增强系统中RMS位置和卫星位置,计算IPP位置,根据IGP和IPP 位置,统计计算每个IGP可见的IPP个数。
[0063] 需要说明的是,卫星和RMS的连线与电离层球面形成的交点即为IPP,因此,根据 R頂S位置和卫星位置可计算获得IPP位置。
[0064] 举例来说,目前,EGNOS中使用了 4个垂向格网带(南北方向)和1个横向格网带 (东西方向)。其中,垂向格网带包括第3带(55个IGP)、第4带(85个IGP)、第5带(78 个IGP)、第6带(21个IGP);横向格网带为第9带(80个IGP)。如图3所示,基于EGNOS系 统中IGP位置,可精确获知IGP位置。另一方面,通过卫星的历书可以推算卫星短期内任一 时刻的位置。根据RMS和卫星位置即可得到IPP位置,根据IGP位置和IPP位置可以得到 IGP和IPP的几何分布,从而可以统计计算得到每个IGP可用的IPP数。
[0065] S103 :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 ;
[0066] 具体的,根据计算得到的可见的RMS个数和可见的IPP个数,可直接计算得到星 基增强系统的PL。
[0067] 需要说明的是,本实施例中根据可见的RMS个数和可见的IPP个数计算星基增强 系统的PL可以通过多种方式实现,如根据计算得到的可见的RMS个数和可见的IPP个数 直接计算得到星基增强系统的PL只是其中一种实现方式,也可以通过计算得到的可见的 RMS个数和可见的IPP个数间接计算星基增强系统的PL,具体的根据可见的RMS个数和 可见的IPP个数计算星基增强系统的PL实现方式本实施例在此不进行限制。
[0068] S104 :根据星基增强系统的PL判断星基增强系统的可用性。
[0069] 具体的,只要计算得到星基增强系统的PL,将PL与星基增强系统的保护级阈值 (也称告警限)比较,即可判断星基增强系统的可用性。
[0070] 需要说明的是,星基增强系统的保护级阈值是固定的,保护级阈值具体的可参照 RTCA/D0-229D规定,本发明在此不再赘述。
[0071] 在该步骤中,可选的,根据星基增强系统的PL判断星基增强系统的可用性,包括:
[0072] 将星基增强系统的PL与保护级阈值比较;
[0073] 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;
[0074] 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。
[0075] 本实施例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。
[0076] 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。 如图4所示,在上述SlOl的基础上,计算每颗卫星可见的RMS个数,包括:
[0077] SlOla :通过卫星的历书推算每颗卫星短期内某一时刻的位置;
[0078] SlOlb :遍历每颗卫星所有的RMS ;
[0079] SlOlc :计算每个RMS到每颗卫星的仰角;
[0080] 具体的,对某一时刻下的某颗卫星,首先利用历书解算其位置,然后遍历所有 RMS,计算每个RMS到该卫星的仰角。
[0081] SlOld :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;
[0082] 其中,所述截止角为5度或10度。
[0083] 具体的,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:
[0084] 若仰角大于截止角,则R頂S可见;
[0085] 若仰角小于或等于截止角,则RMS不可见。
[0086] SlOle :统计每颗卫星可见的所有RMS个数。
[0087] 本实施例提供的卫星导航星基增强系统可用性预测方法,在上述实施例的基础 上,通过判断每个RMS的可见性,具体计算每颗卫星可见的RMS个数,确保了统计计算每 颗卫星可见的RMS个数的精确性,进而确保了计算得到星基增强系统的PL的精确性,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,提高了卫星导航系统定位精度。
[0088] 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。 如图5所示,在上述S102的基础上,计算每个IGP可见的IPP个数,包括:
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