卫星导航增强系统中随机误差检测方法技术方案

本发明专利技术提供一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵之后，根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，并根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵，最后根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，通过利用C值辅助随机误差的B值检测，与仅利用B值进行检测的方法相比，有效的减小了误检和漏检的概率，提高了卫星导航增强系统运行的可用性和连续性。

【技术实现步骤摘要】
卫星导航增强系统中随机误差检测方法
本专利技术涉及卫星导航增强系统
，尤其涉及一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法。
技术介绍
全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)是一种基于卫星的无线电导航系统，目前，在民用航空中已得到广泛应用，然而，GPS的导航精度不能满足民航精密进近的需求，因此出现了一些卫星导航增强系统。其中，地基增强系统(ground-basedaugmentationsystems，GBAS)是国际民航组织提出的一种基于GPS系统的卫星导航增强系统，该系统利用卫星导航差分技术和完好性监测技术来增强卫星导航系统信号，提高系统的定位精度和完好性，以满足民航精密进近和着陆的需求。GBAS包括卫星子系统、地面子系统和机载子系统，在机载子系统中机载用户(通常指飞机)进近和起飞的过程中，机载用户和地面子系统的监测站的距离较近，利用定位误差在空间和时间上的相关性(即认为机载用户和监测站在一定范围内的定位误差相同)，机载用户可以根据监测站播发的伪距校正值和完好性信息来提高导航的精度和完好性。具体实现原理为：卫星子系统各卫星产生GPS信号并发送给地面子系统和机载子系统；地面子系统中监测站中的各接收机接收GPS信号，测得各接收机到各卫星的距离(该距离为含有定位误差的伪距观测值)，同时根据GPS信号计算出卫星的位置，进而结合已知的监测站中各接收机的精确位置计算出各接收机到各卫星的真实距离，监测站将各接收机到各卫星的伪距观测值和真实距离进行比较，计算出各卫星的伪距校正值(即伪距测量误差)，并通过完好性监测算法获得GBAS的完好性信息，地面子系统将伪距校正值以及完好性信息作为增强信息发送给机载子系统；机载子系统中机载用户接收机接收GPS信号，测得含有伪距测量误差的伪距观测值，再根据接收的地面子系统发送的增强信息，利用定位误差的相关性，通过空地差分方法减小机载用户的定位误差，完成精确位置解算，提高定位精度和完好性。在监测站和机载用户接收GPS信号获取伪距观测值的过程中，伪距测量误差包含卫星星历、电离层延迟、对流层延迟以及多径效应和射频干扰(RadioFrequencyInterference，RFI)等引起的误差，其中，星历误差、电离层误差和对流层误差由于在监测站和机载用户之间具有相关性，可以通过空地差分方法得以消除，但是，多径和RFI等随机误差在监测站和机载用户之间几乎没有相关性，因而无法通过空地差分方法将其消除。过大的随机误差对机载用户的进近、起飞等过程都会产生很大的影响，特别是RFI，由于GPS信号功率很低，极易被RFI攻击，较大的RFI可能引起接收机性能下降，如定位精度退化、系统失锁和捕获时间增加等，从而影响机载用户的精密进近，因此，为了实现II/III类精密进近(Category，CAT-II/III)，有必要在卫星导航增强系统中对随机误差进行检测，以排除掉超出系统容忍范围的卫星观测值，提高定位精度，同时保证系统完好性。现有技术中，在卫星导航增强系统中对随机误差进行检测时，地面子系统采用基于B值的随机误差检测方法可以同时检测出多径和RFI等随机误差是否超限，其中B值由随机误差组成，通过B值与B值的门限值的比较来确定是否有较大的随机误差发生，但是这种基于B值的随机误差检测方法容易出现误检和漏检的情况。
技术实现思路
本专利技术提供一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，用以降低卫星导航增强系统中随机误差检测的误检和漏检概率。本专利技术提供一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，包括：根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵，其中，伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，每行代表一个接收机对应各卫星的伪距校正值，每列代表各接收机对应一个卫星的伪距校正值；根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，其中，B值矩阵中的任一B值为伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，C值矩阵中的任一C值为伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N；根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵；根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果。在本专利技术的一实施例中，根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵，包括：根据公式(1)获取第一阈值矩阵中与对应的阈值根据公式(2)获取第二阈值矩阵中与对应的阈值其中，为第j颗卫星相对第i个接收机的仰角，为关于的函数，可由监测站接收机性能参数计算得到，M为接收机总数，KB和KC为漏检概率系数，为第一阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值所对应的第一阈值，为第二阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值所对应的第二阈值。在本专利技术的一实施例中，根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；若否，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。在本专利技术的一实施例中，在根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果之前，还包括：根据公式(3)获取行波动参数PRc(i)；其中，为伪距校正值矩阵第i行的平均值；确定PRc(i)中最大的PRc(i)所对应的行号为伪距校正值矩阵的最大波动行号；根据公式(4)获取列波动参数PRc(j)；其中，为伪距校正值矩阵第j列的平均值；确定PRc(j)中最大的PRc(j)所对应的列号为伪距校正值矩阵的最大波动列号。在本专利技术的一实施例中，根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；若否，则判断的绝对值是否大于或等于且的绝对值是否大于或等于若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值，若否，则根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果。在本专利技术的一实施例中，根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果，包括：若i为最大波动行号，和/或，j本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，其特征在于，包括：根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个所述接收机对应的所述卫星的距离，获取伪距校正值矩阵，其中，所述伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，每行代表一个接收机对应各所述卫星的伪距校正值，每列代表各所述接收机对应一个卫星的伪距校正值；根据所述伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，其中，所述B值矩阵中的任一B值为所述伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与所述第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，所述C值矩阵中的任一C值为所述伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与所述第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，所述为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，所述为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，所述表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，所述i＝1，2，...，M，所述j＝1，2，...，N；根据各所述卫星相对于各所述接收机的仰角以及漏检概率系数，获取所述B值矩阵对应的第一阈值矩阵和所述C值矩阵对应的第二阈值矩阵；根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，其特征在于，包括：根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个所述接收机对应的所述卫星的距离，获取伪距校正值矩阵，其中，所述伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，每行代表一个接收机对应各所述卫星的伪距校正值，每列代表各所述接收机对应一个卫星的伪距校正值；根据所述伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，其中，所述B值矩阵中的任一B值为所述伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与所述第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，所述C值矩阵中的任一C值为所述伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与所述第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，所述为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，所述为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，所述表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，所述i＝1,2,…,M，所述j＝1,2,…,N；根据各所述卫星相对于各所述接收机的仰角以及漏检概率系数，获取所述B值矩阵对应的第一阈值矩阵和所述C值矩阵对应的第二阈值矩阵；根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果；所述获取所述B值矩阵对应的第一阈值矩阵和所述C值矩阵对应的第二阈值矩阵，包括：根据公式(1)获取所述第一阈值矩阵中与所述对应的阈值根据公式(2)获取所述第二阈值矩阵中与所述对应的阈值其中，为第j颗卫星相对第i个接收机的仰角，为关于的函数，a3、a1和θc代表接收机性能参数，M为接收机总数，KB和KC为漏检概率系数，所述为第一阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值所对应的第一阈值，所述为第二阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值所对应的第二阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：判断所述的绝对值是否小于所述且所述的绝对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志鹏，方堃，薛瑞，李强，赵鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11