一种卫星导航系统可用性评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种卫星导航系统可用性评估方法及装置，包括：建立模拟卫星导航系统的仿真模型，获取所述仿真模型的初始数据；根据所述仿真模型和所述初始数据模拟所述卫星导航系统的运行状态；获取所述卫星导航系统在运行状态下的运行数据；根据所述运行数据采用可用度评估公式进行可用度的评估。本发明专利技术的技术方案采用卫星导航系统在运行状态下的运行数据，实时预测卫星导航系统星座的可用性，实现提高卫星导航系统可用性的精度以及对可用性进行实时评估，具有简单、便利的优点，可用于工程使用和推广。

Method and device for evaluating availability of satellite navigation system

The invention provides a usability evaluation method and device, a satellite navigation system includes a simulation model is established to simulate the satellite navigation system, the initial data obtained by the simulation model; according to the simulation model and the simulation of the initial data of the satellite navigation system running state; obtain the operation data of satellite navigation the system in the running state; according to the operation data of the evaluation formula can be used to assess the degree of availability. The technical scheme of the invention adopts the operation data of the satellite navigation system in the running state, the availability of real-time prediction of satellite navigation system Constellation, improve the accuracy of satellite navigation system availability and real-time assessment of the availability, has the advantages of simple and convenient, can be used for engineering use and promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种卫星导航系统可用性评估方法及装置
本专利技术涉及卫星导航
，具体涉及一种卫星导航系统可用性评估方法及装置。
技术介绍
全球卫星导航系统(GNSS)是为用户提供位置、速度和时间信息的天基无线电导航定位系统。作为国家信息体系建设的重要基础设施，对国家安全、国民经济发展以及国防现代化建设等各个领域具有重大影响。近年来，导航技术及其应用迅猛发展，已经成为信息
的支柱产业。卫星技术对信息革命产生了巨大推动，在军事侦察、通信广播、遥感、导航、定位、授时、地球资源、气象、测绘和环境监测等方面有着出色的表现。因此，导航系统的建设与应用受到世界各国的广泛关注。卫星导航系统的空间结构复杂，由分布于地球不同地点的设备以及按照规定位置在空间运行的卫星协调工作，完成不同领域、不同需求的任务，卫星导航系统内部存在着复杂的功能故障关系。卫星导航系统中任何一颗卫星的失效都可以导致其无法提供正常的导航服务，进而影响卫星导航系统的可用性。目前评估卫星导航系统的可用性依赖于卫星导航系统的星座构型设计、分阶段部署和备份策略选择，在卫星导航系统的星座设计阶段完成，即卫星导航系统的固有可用性。因此，这种评估卫星导航系统的可用性方式存在不准确、不全面的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种卫星导航系统可用性评估方法及装置，采用卫星导航系统在运行状态下的运行数据，实时预测卫星导航系统星座的可用性，实现提高卫星导航系统可用性的精度以及对可用性进行实时评估，具有简单、便利的优点，可用于工程使用和推广。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种卫星导航系统可用性评估方法，包括：建立模拟卫星导航系统的仿真模型，获取所述仿真模型的初始数据；根据所述仿真模型和所述初始数据模拟所述卫星导航系统的运行状态；获取所述卫星导航系统在运行状态下的运行数据；根据所述运行数据采用可用度评估公式进行可用度的评估。进一步的，所述卫星导航系统的仿真模型包括：结构模型、状态模型、任务需求模型、轨位中断模型、维修模型和保障模型；所述结构模型中存储有：卫星导航系统单元信息表和卫星导航系统单元层次结构信息表；所述状态模型包括：非静止轨道卫星子模型、静止轨道卫星状态子模型和地面站状态子模型；所述非静止轨道卫星子模型中存储有：非静止轨道卫星初始状态信息表；所述静止轨道卫星状态子模型中存储有：静止轨道卫星状态信息表；所述地面站状态子模型中存储有：地面站位置数据信息表；所述任务需求模型中存储有：任务需求信息表；所述轨位中断模型包括：轨位计划性中断子模型和轨位非计划性中断子模型；所述轨位计划性中断子模型中存储有：计划性中断信息表；所述轨位非计划性中断子模型中存储有：非计划性中断信息表；所述维修模型中存储有：预防性维修信息表、修复性维修信息表和维修资源需求信息表；所述保障模型包括：空间段保障子模型和地面段保障子模型；所述空间段保障子模型中存储有：空间段保障信息表；所述地面段保障子模型中存储有：地面段保障信息表和地面保障资源信息表。进一步的，所述非静止轨道卫星子模型的轨道参数包括：轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、右升节点经度、近地点幅角和真近角点。进一步的，所述根据运行数据采用可用度评估公式进行可用度的评估，包括：分别对卫星导航系统的单点可用性、卫星导航系统的服务区可用性、卫星导航系统的星座可用性和卫星导航系统的移动目标可用性进行评估。进一步的，所述卫星导航系统的单点可用性采用下式的评估公式进行可用度的评估：其中，Δt为采样间隔，T为卫星导航系统的运行周期，Φi为第i个仿真步长下卫星导航系统的可用状态，Φi＝Φiw·Φik·Φij·Φir；Φiw为空间段可用状态函数，Φik为主控站可用状态函数，Φij为监测站可用状态函数，Φir为注入站可用状态函数。进一步的，所述卫星导航系统的服务区可用性采用下式的评估公式进行可用度的评估：其中，A(l,t)为t时刻下第l个网格的可用状态函数，L为根据经纬度划分的网格的数量，K为采样的数量，Δt为采样间隔，t0为采样的初始时刻。进一步的，所述卫星导航系统的星座可用性采用下式的评估公式进行可用度的评估：A3(l,t)＝bool{X(l,t)}；其中，X(l,t)为第l网格t时刻确定的可用性判据，当X(l,t)满足用户需求时星座可用性A3(l,t)为1；否则，星座可用性A3(l,t)为0。进一步的，所述卫星导航系统的移动目标可用性采用下式的评估公式进行可用度的评估：其中，Φ(xi,yi)表示第i个时间节点对应位置的可用状态函数，N为采集的时间节点的总数。另一方面，本专利技术提供了一种卫星导航系统可用性评估装置，该装置包括：建模单元，用于建立模拟卫星导航系统的仿真模型，获取所述仿真模型的初始数据；模拟单元，用于根据所述仿真模型和所述初始数据模拟所述卫星导航系统的运行状态；获取单元，用于获取所述卫星导航系统在运行状态下的运行数据；评估单元，用于根据所述运行数据采用可用度公式进行可用度的评估。进一步的，所述评估单元包括：单点可用性评估模块，用于对卫星导航系统的单点可用性进行评估；服务区可用性评估模块，用于对卫星导航系统的服务区可用性进行评估；星座可用性评估模块，用于对卫星导航系统的星座可用性进行评估；移动目标可用性评估模块，用于对卫星导航系统的移动目标可用性进行评估。由上述技术方案可知，本专利技术所述的一种卫星导航系统可用性评估方法及装置，根据在轨星座的当前运行数据，实时预测卫星导航系统星座的可用性，提高卫星导航系统可用性的精度。采用卫星当前运行数据评估卫星的可靠性，解决了以往方法计算星座可用性不准确、不全面的问题，以及不能对星座可用性进行实时评估的问题，并且具有简单、便利的优点，适用于工程使用和推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种卫星导航系统可用性评估方法的流程示意图；图2是本专利技术的一种卫星导航系统可用性评估方法中卫星导航系统结构模型示意图；图3是本专利技术的一种卫星导航系统可用性评估方法中卫星导航系统仿真流程示意图；图4是本专利技术的一种卫星导航系统可用性评估方法的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。全球卫星导航系统(GNSS)是为用户提供位置、速度和时间信息的天基无线电导航定位系统。作为国家信息体系建设的重要基础设施，对国家安全、国民经济发展以及国防现代化建设等各个领域具有重大影响。导航系统的建设与应用受到世界各国的广泛关注。卫星导航系统的空间结构复杂，其内部存在着较为复杂的功能故障关系。卫星导航系统中任何一颗卫星的失效都可以导致其无法提供正常的导航服务，进而影响卫星导航系统的可用性。目前评估卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航系统可用性评估方法，其特征在于，所述方法包括：建立模拟卫星导航系统的仿真模型，获取所述仿真模型的初始数据；根据所述仿真模型和所述初始数据模拟所述卫星导航系统的运行状态；获取所述卫星导航系统在运行状态下的运行数据；根据所述运行数据采用可用度评估公式进行可用度的评估。

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航系统可用性评估方法，其特征在于，所述方法包括：建立模拟卫星导航系统的仿真模型，获取所述仿真模型的初始数据；根据所述仿真模型和所述初始数据模拟所述卫星导航系统的运行状态；获取所述卫星导航系统在运行状态下的运行数据；根据所述运行数据采用可用度评估公式进行可用度的评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星导航系统的仿真模型包括：结构模型、状态模型、任务需求模型、轨位中断模型、维修模型和保障模型；所述结构模型中存储有：卫星导航系统单元信息表和卫星导航系统单元层次结构信息表；所述状态模型包括：非静止轨道卫星子模型、静止轨道卫星状态子模型和地面站状态子模型；所述非静止轨道卫星子模型中存储有：非静止轨道卫星初始状态信息表；所述静止轨道卫星状态子模型中存储有：静止轨道卫星状态信息表；所述地面站状态子模型中存储有：地面站位置数据信息表；所述任务需求模型中存储有：任务需求信息表；所述轨位中断模型包括：轨位计划性中断子模型和轨位非计划性中断子模型；所述轨位计划性中断子模型中存储有：计划性中断信息表；所述轨位非计划性中断子模型中存储有：非计划性中断信息表；所述维修模型中存储有：预防性维修信息表、修复性维修信息表和维修资源需求信息表；所述保障模型包括：空间段保障子模型和地面段保障子模型；所述空间段保障子模型中存储有：空间段保障信息表；所述地面段保障子模型中存储有：地面段保障信息表和地面保障资源信息表。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非静止轨道卫星子模型的轨道参数包括：轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、右升节点经度、近地点幅角和真近角点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据运行数据采用可用度评估公式进行可用度的评估，包括：分别对卫星导航系统的单点可用性、卫星导航系统的服务区可用性、卫星导航系统的星座可用性和卫星导航系统的移动目标可用性进行评估。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卫星导航系统的单点可用性采用下式的评估公式进行可用度的评估：其中，Δt为采样间隔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广燕，关孝蒙，孙宇锋，胡薇薇，李丹，
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