一种实际导航性能的计算方法、设备及系统技术方案

本发明专利技术提供一种实际导航性能的计算方法、设备及系统，涉及卫星导航技术领域。该方法包括：在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一个卫星；判断所述至少一个卫星是否可用；若所述至少一个卫星可用，则根据所述至少一个卫星的观测数据，计算实际导航性能。本发明专利技术提供的实际导航性能的计算方法、设备及系统，考虑了GNSS中其他卫星导航系统在构成上与GPS的不同，以及多卫星导航系统兼容的问题。本发明专利技术还根据多叉树分解方法，可实现两颗出现故障的卫星的正确识别，有效提高GNSS作为RNP低空引导的可用性和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及卫星导航
，具体设及一种实际导航性能的计算方法、设备及 系统。
技术介绍
卫星导航是近年来航空领域比较常用的导航手段，基于全球卫星导航系统（GNSS) 进行导航。卫星导航克服了传统无线电导航系统的不足，实现了全天候、全球范围的高精度 连续导航功能，可W满足大多数导航用户的需求。航空器能否在相应的空域中安全有效运 行，很大程度上取决于机载导航系统的实际导航性能（ANP)是否能满足航路所需导航性能 (RNP)的要求。RNP要求飞机在某一个空域或某一条航路上飞行时，至少95%的概率下，其导航系 统的误差不会超过某一特定的数值。但是卫星导航中导航卫星本身可能存在故障，一旦发 生故障即导致对该卫星的观测信息发生异常，从而使得定位结果出现较大的偏差。因此，必 须对机载导航系统的ANP进行评估，将ANP的值同RNP比较，W确定导航系统性能对于所飞 行的航路段是否足够好，W确保飞机在该空域的安全飞行。 目前国际上RNP低空引导领域常用的ANP的计算方法，主要是采用计算协方差矩 阵，得到误差楠圆的方程，再计算95%误差圆半径，得到ANP的值。当卫星导航系统在飞机 上应用时，尤其在高动态导航，对卫星导航系统的完好性具有严格要求，所W在进行ANP计 算之前，必须进行卫星导航系统的接收机自主完好性监测（RAIM)。 而目前已经采用的ANP的计算方法都是针对单个全球定位系统（GPS)的，GNSS中 其他卫星导航系统在构成上与GI^S有着明显不同，而且在考虑多个卫星导航系统兼容的情 况下，原有ANP的计算方法和RAIM技术的一些假设前提不再成立，原有ANP的计算方法不 再适用。
技术实现思路
本专利技术提供一种实际导航性能的计算方法、设备及系统，W解决现有技术中多个 卫星导航系统兼容的情况下，原有ANP的计算方法不再适用的问题。 第一方面，本专利技术实施例提供了一种实际导航性能的计算方法，所述方法包括： 在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一个卫星； 判断所述至少一个卫星是否可用； 若所述至少一个卫星可用，则根据所述至少一个卫星的观测数据，计算实际导航性能。 第二方面，本专利技术实施例提供了一种设备，所述设备包括： 获取单元，用于在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一个卫星； 判断单元，用于判断所述至少一个卫星是否可用； 数据处理单元，用于若所述至少一个卫星可用，则根据所述至少一个卫星的观测数据， 计算实际导航性能。 第=方面，本专利技术实施例提供了一种系统，所述系统包括至少一个卫星导航系统， W及如第二方面所述的设备。 本专利技术提供的实际导航性能的计算方法、设备及系统，考虑了GNSS中其他卫星导 航系统在构成上与GPS的不同，W及多卫星导航系统兼容的问题。本专利技术还根据多叉树分 解方法，可实现两颗出现故障的卫星的正确识别，有效提高GNSS作为RNP低空引导的可用 性和准确性。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据该些附图获得其他 的附图。 图1为本专利技术实施例一提供的一种实际导航性能的计算方法流程图； 图2为本专利技术实施例二提供的一种实际导航性能的计算方法流程图； 图3为本专利技术实施例S提供的一种设备的结构示意图； 图4为本专利技术实施例四提供的一种系统的结构示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方 式作进一步地详细描述。 本专利技术实施例提供了一种实际导航性能的计算方法，该方法应用于航空领域的航 天器的导航，特别是应用于飞机的机载导航系统中。目前，飞机的卫星导航主要依据Gl^s提 供的卫星观测信息，而随着GNSS中其他卫星导航系统的发展，机载导航系统可依据多个卫 星导航系统提供的卫星观测信息数据来实现导航。当GPS中出现故障卫星时，可灵活使用 其他卫星导航中无故障卫星提供的卫星观测信息数据进行导航，有效提高GNSS作为RNP低 空引导的可用性和准确性。 本专利技术实施例一提供一种实际导航性能的计算方法，参照图1所示，该方法包括： 101、在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一个卫星。 102、判断所述至少一个卫星是否可用。 103、若所述至少一个卫星可用，则根据所述至少一个卫星的观测数据，计算实际 导航性能。 本专利技术实施例提供的方法，考虑了GNSS中其他卫星导航系统在构成上与GPS的 不同，在考虑多个卫星导航系统兼容的情况下，实现GNSS导航模式下的实际导航性能的计 算，有效提高GNSS作为RNP低空引导的可用性和准确性。 本专利技术实施例二提供一种实际导航性能的计算方法，参照图2所示，该方法包括： 201、在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一个卫星。 具体地，根据预测的飞机位置，在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一 个卫星，并接收该至少一个卫星的观测数据。 本专利技术实施例对具体的获取和接收方式不加W限定。 202、判断所述至少一个卫星的数量是否满足第一预设条件。 具体地，判断可视的该至少一个卫星的数量n，同时判断包括该至少一个卫星的卫 星导航系统m的数量。在m个卫星导航系统兼容的情况下，若满足n<m+4,则表示卫星的 冗余信息不足，无法进行RAIM算法预测；若满足n>m+4的第一预设条件时，则表示卫星的 冗余信息充足，可W进行RAIM算法预测。 203、若所述至少一个卫星的数量满足所述第一预设条件，则判断RAIM算法是否 可用。[002引具体地，具体判断过程为： 2031、根据所述至少一个卫星的数量，获取水平定位误差保护级别。 2032、判断所述水平定位误差保护级别是否满足预设条件。 2033、若所述水平定位误差保护级别满足预设条件，则判定所述RAIM算法可用。 在m个卫星导航系统兼容的情况下，首先需要对多个卫星导航系统进行量测信息 融合，即时空的统一和量测噪声的统一，得到线性化伪距观测方程式，有如下模型：y=Gx+e， 其中，X是用户状态矢量，y是测量伪距与预测伪距差值矢量，G是用户与卫星之间 几何观测矩阵，e是测量误差矢量。 值得注意的是，本专利技术实施例中，所述的用户指具有机载导航系统的航天器，尤 其是飞机。RAIM算法对卫星故障的检测和识别受可视的卫星的数量和卫星的几何分布影响。 在某些地区，由于卫星的几何分布等的影响，可能无法同时满足所有的完好性性能指标，此 时的完好性监测结果将不可信。因此，需要根据性能指标对当前历元中可视的至少一个卫 星的几何分布进行判断，决定其是否适合进行完好性监测。 在该至少一个卫星的数量满足n>m+4的第一预设条件时，进一步计算用于故障 检测的水平定位误差保护级别（HPL)，并通过比较WL与预设的针对预期工作的最大水平 告警限值（HAL)，来判断RAIM算法是否可用。 定义卫星引起的水平误差和距离残差之比为该卫星的斜率Kd。。。，其表达式由下式 给出：[003引其中A=肛0-1护，S=I-G肛0-1护，n为可视的至少一个卫星的数量。 则HPL由下式确定；其中Td为漏检概率为0. 001时，非中屯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实际导航性能的计算方法，其特征在于，所述方法包括：在当前导航场景中，获取当前历元中可视的至少一个卫星；判断所述至少一个卫星是否可用；若所述至少一个卫星可用，则根据所述至少一个卫星的观测数据，计算实际导航性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，郑金华，胡耀坤，程松，梁绍一，高虎，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，中电科现代导航西安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61