基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，步骤如下：根据预设的卫星星历、仿真时间，仿真用户位置计算基本的卫星导航信息，具体包括卫星电文和卫星导航信号观测量；在基本的卫星导航信息基础上，增加卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；根据基本导航信息、卫星位置误差、卫星钟差，计算长期改正参数，快速改正数，快速改正精度衰减因子，钟‑星历协方差阵，UDREi等参数；再根据卫星导航信号观测量以及电离层延迟误差，计算格网点电离层延迟量以及GIVE等参数；最后，将基本导航信号及SBAS电文信息播发，对误差进行统计，仿真出SBAS电文参数的差分改正信息和完好性信息，并保持了导航信号和SBAS电文参数的相关性。

Correlation based satellite navigation signal and SBAS message simulation method

The invention discloses a step between the satellite navigation signal simulation method based on message and SBAS, are as follows: according to the preset satellite ephemeris, the simulation time and simulation calculation of satellite navigation and position of the user basic information, including satellite message and satellite navigation signals in satellite navigation and observation; the basic information, increase the error of satellite position and the satellite clock error and ionosphere delay error; according to the basic information of navigation and satellite position error, satellite clock error, the calculation of long-term correction parameters, fast correction, fast correction accuracy of attenuation factor, clock ephemeris covariance matrix, UDREi parameters; then according to the satellite navigation signal measurement and ionospheric delay error, calculation and GIVE etc. the parameters of grid ionosphere delay; finally, the navigation signal and the SBAS message is broadcast, the error is Statistics, the simulation of the SBAS message parameters of the difference and integrity of information and integrity, and maintain the correlation between the navigation signal and the SBAS message parameters.

【技术实现步骤摘要】
基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法
本专利技术涉及卫星导航领域，尤其涉及一种基于相关性的卫星导航信号和SBAS(SatelliteBasedAugmentSystem，星基增强系统)电文仿真方法。
技术介绍
伴随着GNSS应用领域的不断拓展，某些高精度用户对GNSS(GlobleNavigationSatelliteSystem，全球卫星导航系统)提出了更高的要求，尤其在民航领域，对精度、完好性、连续性及可用性等方面提出了苛刻的要求，与之相对应的SBAS系统，逐渐兴起，并发展迅速。然而，针对SBAS终端的测试、验证技术及仿真设备发展缓慢，开展卫星导航信号和SBAS电文信息仿真技术研究显得尤为迫切和重要。目前，国内国防科大、华丽创通等公司研发的卫星导航模拟器中具有仿真SBAS信号的功能，但其电文参数的生成由用户或外部输入，导航信号及SBAS电文无法保持相关性。国外Spirent具有SBAS信号的仿真及生成功能，但其电文参数无法完全由统计误差再进行计算得出，而是主要由用户界面输入，包括UDRE(UserdifferentialRangeError，用户差分距离误差)、时钟-星历协方差矩阵等关键完好性信息参数，由用户通过图形界面来设置。这样SBAS信号与导航信号相互独立，不能保持卫星导航信号、长期改正参数、快速改正参数、完好性相关参数之间的相关性，在参数相关性遭到破坏的情况下，接收机无法利用该信息提升定位精度和完好性。在这样的情况下，只能验证接收机对SBAS信息的解调，并不能用于验证接收机融合SBAS参数后的定位及完好性算法。因此，开展基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文信息仿真方法研究尤为重要和迫切。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法。该方法在卫星星历及用户位置的基础上仿真卫星导航信号观测量，并添加适当的卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；对误差进行统计，仿真出SBAS电文参数的差分改正信息和完好性信息，并保持了导航信号和SBAS电文参数的相关性。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案一种基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，包含如下步骤；步骤1，根据预设的卫星星历、仿真时间、仿真用户位置获取基本的卫星导航信息；所述基本的卫星导航信息具体包括卫星导航信号电文和卫星导航信号观测量；步骤2，在基本的卫星导航信息基础上，依据误差模型叠加卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；步骤3，根据基本的卫星导航信息，以及叠加的卫星位置误差及卫星钟差，计算长期改正数，进而根据长期改正数计算快速改正数，以及UDRE值；步骤4，根据卫星导航信号观测量以及叠加的电离层延迟误差，计算格网点电离层延迟量，以及GIVE值；步骤5，根据监测站数量以及其对应坐标，完成导航卫星可见性的选择，及时钟-星历协方差阵的计算，进而完成快速改正精度衰减因子的计算；步骤6，将快速改正精度衰减因子填入SBAS电文进行播发。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤2中，卫星位置误差和卫星钟差根据对IGS长期数据的分析及统计，选择周期为12小时，幅值为3的正弦变化。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤2中，电离层延迟误差选择：在Klobuchar8参数模型计算延迟量基础上，叠加系数为0.4定比例的延迟量作为误差。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，所述卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差均包含可控误差和随机误差，所述可控误差用于仿真并计算长期及快速差分改正信息，所述随机误差用于仿真计算完好性信息。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤3中，快速改正数是由有色误差减去长期改正数的误差所得，具体如下：xErri(t)＝ErrCtrlXi(t)-(int)(ErrLongCorrXi(t)/0.125)×0.125yErri(t)＝ErrCtrlYi(t)-(int)(ErrLongCorrYi(t)/0.125)×0.125zErri(t)＝ErrCtrlZi(t)-(int)(ErrLongCorrZi(t)/0.125)×0.125其中，ErrCtrlXi(t),ErrCtrlYi(t),ErrCtrlZi(t)分别为有色误差，ErrLongCorrXi(t)，ErrLongCorrYi(t)，ErrLongCorrZi(t)分别为长期改正数的误差。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤3中，UDRE值的具体计算公式如下：其中，为6s内TotalErri(t)平均值，σTE为标准差，κ(Pr)为对应置信度99.9％的分位数。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤4中，格网点电离层延迟量根据Klobuchar8模型计算。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤4中，GIVE值的具体计算公式如下：其中为120s第i个格网点，所叠加随机误差的平均值。作为本专利技术的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法的进一步优选方案，在步骤5中，快速改正精度衰减因子具体计算如下：其中，为修正残差，k为监测站，i为卫星，同一时刻，对于卫星i，有m个监测站可见，t＝1。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术在卫星星历及用户位置的基础上仿真卫星导航信号观测量，并添加适当的卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；对误差进行统计，仿真出SBAS电文参数的差分改正信息和完好性信息，并保持了导航信号和SBAS电文参数的相关性；2、在基于广播星历仿真的卫星位置及观测量基础上，叠加卫星位置误差、卫星钟差、电离层误差，在没有外部输入的情况下，误差模型的选择根据分析精密星历于广播星历的误差得到，卫星位置误差和卫星钟差均选用周期12小时，幅值大约为3的正弦变化，电离层误差选择在Klobuchar8参数模型的基础上添加固定的百分比，且所有误差由两部分组成：可控误差和随机误差，并对误差进行计算及统计，已知误差用来计算RTCA协议中差分改正信息，随机误差用来计算完好性信息，从而得到RTCA协议中各电文参数；3、本专利技术可同时仿真卫星导航信号及SBAS电文信息，可覆盖RTCA协议主要电文参数，并保持两者的相关性，适合验证导航接收机SBAS功能，该方法的实现依托于卫星导航信号模拟器。附图说明图1是本专利技术方法的流程框图；图2是验证系统示意图；图3是本专利技术实施例中接收机两种工作模式下定位精度比较图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法步骤如下：根据预设的卫星星历、仿真时间，仿真用户位置计算基本的卫星导航信息，具体包括卫星电文和卫星导航信号观测量；在基本的卫星导航信息基础上，增加卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；根据基本导航信息、卫星位置误差、卫星钟差，计算长期改正参数，快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1，根据预设的卫星星历、仿真时间、仿真用户位置获取基本的卫星导航信息；所述基本的卫星导航信息具体包括卫星导航信号电文和卫星导航信号观测量；步骤2，在基本的卫星导航信息基础上，依据误差模型叠加卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；步骤3，根据基本的卫星导航信息，以及叠加的卫星位置误差及卫星钟差，计算长期改正数，进而根据长期改正数计算快速改正数，以及UDRE值；步骤4，根据卫星导航信号观测量以及叠加的电离层延迟误差，计算格网点电离层延迟量，以及GIVE值；步骤5，根据监测站数量以及其对应坐标，完成导航卫星可见性的选择，及时钟‑星历协方差阵的计算，进而完成快速改正精度衰减因子的计算；步骤6，将快速改正精度衰减因子填入SBAS电文进行播发。

【技术特征摘要】
1.一种基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1，根据预设的卫星星历、仿真时间、仿真用户位置获取基本的卫星导航信息；所述基本的卫星导航信息具体包括卫星导航信号电文和卫星导航信号观测量；步骤2，在基本的卫星导航信息基础上，依据误差模型叠加卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差；步骤3，根据基本的卫星导航信息，以及叠加的卫星位置误差及卫星钟差，计算长期改正数，进而根据长期改正数计算快速改正数，以及UDRE值；步骤4，根据卫星导航信号观测量以及叠加的电离层延迟误差，计算格网点电离层延迟量，以及GIVE值；步骤5，根据监测站数量以及其对应坐标，完成导航卫星可见性的选择，及时钟-星历协方差阵的计算，进而完成快速改正精度衰减因子的计算；步骤6，将快速改正精度衰减因子填入SBAS电文进行播发。2.根据权利要求1所述的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，其特征在于，在步骤2中，卫星位置误差和卫星钟差根据对IGS长期数据的分析及统计，选择周期为12小时，幅值为3的正弦变化。3.根据权利要求1所述的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，其特征在于，在步骤2中，电离层延迟误差选择：在Klobuchar8参数模型计算延迟量基础上，叠加系数为0.4定比例的延迟量作为误差。4.根据权利要求1所述的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，其特征在于，所述卫星位置误差、卫星钟差以及电离层延迟误差均包含可控误差和随机误差，所述可控误差用于仿真并计算长期及快速差分改正信息，所述随机误差用于仿真计算完好性信息。5.根据权利要求1所述的基于相关性的卫星导航信号和SBAS电文仿真方法，其特征在于，在步骤3中，快速改正数是由有色误差减去长期改正数的误差所得，具体如下：xErri(t)＝ErrCtrlXi(t)-(int)(ErrLongCorr...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淞波，王岳辰，马文聪，万程程，邹国际，吉扬蕾，卢华英，刘杰强，孟斌，李东俊，申志敏，郭锦，龙珂，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11