一种GNSS卫星异常状态快速监测技术制造技术

本发明专利技术公开了一套可适用于多GNSS卫星的快速监测技术，从数据源头进行分析，通过多测站确定卫星健康状态、信号监测告警、UERE告警、空间信号完好性告警、广播轨道钟差URE告警和广播系统时告警等多种手段进行判定，在不同的条件下使用相应的方法，最终综合六种手段的处理结果，获得卫星的真实工作状态。

A fast monitoring technique for abnormal state of GNSS satellite

The invention discloses a set of fast monitoring technology which can be applied to multi GNSS satellite. It is determined from multiple stations to determine satellite health state, signal monitoring alarm, UERE alarm, spatial signal integrity alarm, radio track clock difference URE alarm and radio system alarm, and so on. Under the condition of using the corresponding method, we finally combine the results of the six methods to get the true working state of the satellite.

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS卫星异常状态快速监测技术
本专利技术属于卫星导航领域，涉及一种GNSS卫星异常状态快速监测技术，适用于卫星工作状态快速确定并及时告警。
技术介绍
目前全球有四大卫星导航系统，分别是中国的BDS、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO。当今的卫星导航系统可谓是导航星空群星璀璨，卫星导航用户的可用信号资源极大丰富[1]。可用的GNSS星座是应用研究的基础，在多系统条件下，空间星座的状态及其性能对用户而言都是非常关键的信息，需进行监测并给出结果，这样用户可选择部分星座开展导航定位，从而得到高质量的服务。定位计算中需要选择相应时间的卫星星历，通过该组星历计算卫星位置，进而进行定位解算处理，从而获得需要的定位结果。但当星历参数出现错误时，用户所计算的卫星位置便会出现偏差，进而影响最终的导航定位。一般用户可通过卫星健康标识来判断卫星是否异常，但卫星健康标识并不能完全反映卫星的运行状态，可能存在误警(卫星状态正常但健康标识为不健康)和漏警(卫星状态不正常却标记为健康)的情况。因此，需要通过其它手段来进一步判断卫星的真实状态。当卫星状态异常时，会影响用户的导航定位精度。故卫星在轨运行期间，需实时对卫星的工作状态进行监测与评估。当卫星工作状态出现异常时，及时报告卫星运行中的异常工作状态，并将这些反常状态产生的原因和影响及时反馈给用户。因此，对卫星健康状态的实时监测具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：本专利技术基于监测评估中心的现有业务提出了一套可适用于多GNSS卫星的异常状态快速监测技术，解决了传统模式下针对多颗卫星告警的时效性、标准不统一，告警内容不全面，未考虑到iGMAS系统在建设阶段存在告警不完善等问题，实现了业务告警的独立性和时效性。本专利技术的技术方案是：一种GNSS卫星异常状态快速监测方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤1，进行数据收集，获取多种数据源；步骤2，将获取多种数据源进行数据归档，具体需按照路径配置文件进行归档，用户可自行设定和变更路径配置文件，在指定的目录下分类存储数据文件；步骤3，数据归档完毕后，进行数据预处理；步骤4，利用预处理后的文件进行GNSS卫星异常状态快速监测；步骤5，综合多种监测方法可获取卫星的真实状态，当卫星异常时便可进行监测告警。作为本专利技术的一优选方案，在步骤1中，数据收集包含两部分：一部分为从iGMAS数据中心获取的数据，一部分为本地监测接收机采集的数据。进而，作为本专利技术的一优选方案，在步骤1中，多种数据源包括广播星历、观测文件和精密产品数据，除此之外，还包括差分完好性文件、健康字文件。进而，作为本专利技术的一优选方案，在步骤3中，数据预处理包括观测文件质量分析、星历文件和精密产品文件的合并和剔除。进而，作为本专利技术的一优选方案，在步骤4中，监测的具体监测手段包括多测站确定卫星健康状态、信号监测、UERE监测、空间信号完好性监测、轨道钟差URE监测和广播系统时监测。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1)提供了一套可适用于GNSS卫星的快速监测方法和软件，通过配置即可GNSS卫星进行状态监测和确定，且提供简便的二次开发接口，方便新增监测手段、算法、接口的扩展；2)支持多种数据源进行操作，并可根据数据源进行自适应的调整；3)单项监测要素方法真实可行，且经过工程项目验证；4)监测手段多，涉及卫星下行信号的空间段和用户段；5)实现不同数据源对卫星状态确定的相互验证，提高了监测的可靠性；6)除支持单项要素监测，还具备综合监测功能，给出卫星健康状态的综合监测结果。用户可根据综合结果进行告警等级确认，并按照告警等级对应的类别进行告警信息发送；7)本专利技术可应用于全球卫星导航系统(包括我国的BDS、美国GPS、俄罗斯的GLONASS和欧盟Galileo)接收信号的数据处理和分析，可通过实时获取卫星相关数据，监测卫星各项参数的状态，这些方面涵盖了卫星状态、信号精度和服务性能的各个方面，从而能够进行多层次全方位的卫星健康状态监测和确定；针对卫星异常状态，可快速定位卫星故障，并支持软件二次开发和接口扩展，该专利技术在一定程度上对保证卫星导航系统的完好性做出了贡献，可以高精度全方位多层次的评估接收卫星下行信号质量，并可广泛应用于其他导航系统数据的分析处理。附图说明图1为本专利技术GNSS卫星异常状态监测软件路线图；图2为GNSS卫星异常状态监测软件流程图；图3为多站综合卫星健康状态确定流程图；图4为信号监测软件处理流程图；图5为UERE监测软件处理流程图；图6为空间信号完好性监测软件处理流程图；图7为广播系统时告警数据流程图；图8为轨道钟差URE超限告警监测软件数据流程图；图9为钟差调相监测告警展示图；图10为轨道变轨监测告警展示图；图11为广播系统时参数异常监测样例图。具体实施方式本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案主要包括以下步骤：步骤一：利用接收机接收导航卫星下行信号；步骤二：单项要素监测；步骤三：信息综合分析。本专利技术主要涉及以下几个方面的内容，其中步骤二的主要内容为关键点1至关键点6，步骤三的主要内容为关键点7。关键点1：多测站确定卫星健康状态，利用多个iGMAS监测站的卫星星历数据，综合获取卫星的健康状态。根据模式标识选择数据源，并生成测站列表；按照测站列表循环读取测站数据，根据卫星的重复次数判断卫星的最终状态，计算卫星最终状态和卫星可信度比例，并将对应卫星最终健康状态信息记录在指定文件中；关键点2：信号监测，综合广播星历文件和观测文件，结合卫星发射信息，进行信号中断监测和新发卫星监测，当超出限值便进行告警；根据模式标识选择数据源，并生成测站列表；进行文件重命名工作和rinex文件转换至行列式操作，按系统卫星号进行搜索，获取每颗卫星的res大小，读取结果文件并记录告警信息。判断星历告警文件是否存在，存在则形成单一告警文件，否则形成综合告警文件；关键点3：UERE监测，比较UERE计算结果与设定的UERE告警限值，当超出限值便进行告警；读取测站列表等相关配置文件，进行测站循环操作，打开测站导航电文和观测文件，进行各种误差改正，进而计算三个频点的伪距残差值，根据残差值判断故障卫星；当测站循环完毕后，综合多站获取每颗星的综合OMC结果，当卫星OMC值超限时则进行告警。关键点4：空间信号完好性监测，利用空间信号完好性评估策略判断是否超过限值，当超出限值便进行告警。读取测站列表等相关配置文件，进行测站循环操作，打开测站导航电文和观测文件，进行各种误差改正，进而计算三个频点的伪距残差值，根据残差值判断故障卫星；当测站循环完毕后，综合多站获取每颗星的综合OMC结果，判断OMC与RURA结果，利用空间信号完好性评估策略判断是否超过限值，当超出限值便进行告警；关键点5：广播轨道钟差URE监测，通过从广播星历，精密星历获取广播轨道误差，钟差误差及URE，与阈值相比，若超出，则报警。读取时间配置文件获取评估时间，查询所需估计时间段的广播星历文件、精密星历文件是否存在；若存在，继续；否则，结束计算；读取广播星历文件和精密星历文件，分别计算卫星位置，进而计算URE，最后判断轨道误差、钟误差及URE是否超限，如果超限则进行告警，并将告警信息写入到告警信息文件并进行归档。关键点6：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GNSS卫星异常状态快速监测方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤1，进行数据收集，获取多种数据源；步骤2，将获取多种数据源进行数据归档，具体需按照路径配置文件进行归档，用户可自行设定和变更路径配置文件，在指定的目录下分类存储数据文件；步骤3，数据归档完毕后，进行数据预处理；步骤4，利用预处理后的文件进行GNSS卫星异常状态快速监测；步骤5，综合多种监测方法可获取卫星的真实状态，当卫星异常时便可进行监测告警。

【技术特征摘要】
1.一种GNSS卫星异常状态快速监测方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤1，进行数据收集，获取多种数据源；步骤2，将获取多种数据源进行数据归档，具体需按照路径配置文件进行归档，用户可自行设定和变更路径配置文件，在指定的目录下分类存储数据文件；步骤3，数据归档完毕后，进行数据预处理；步骤4，利用预处理后的文件进行GNSS卫星异常状态快速监测；步骤5，综合多种监测方法可获取卫星的真实状态，当卫星异常时便可进行监测告警。2.根据权利要求1所述的GNSS卫星异常状态快速监测方法，其特征在于：在步骤1中，数据收集包含两部分：一部分为从iGMAS数据中心获取的数据，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：范顺西，范毅，郭美军，张明明，李亚萍，郑洁，李双钦，翟伟，
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