全球卫星导航系统状态空间表达方式完好性监测方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及卫星导航技术，公开了一种GNSS SSR完好性监测方法及其装置，该GNSS SSR完好性监测方法包括：预先设置完好性监测策略；采集GNSS观测数据；根据所述完好性监测策略和GNSS观测数据，计算相应的完好性监测结果；将与所述完好性监测策略相应的完好性监测结果按照监测结果表达方式进行编码，并发送给用户，本申请针对每一项SSR改正数，从用户角度选择监测策略和监测结果表达方式，在不降低完好性服务性能的基础上，显著减少完好性服务对带宽的需求。

【技术实现步骤摘要】
全球卫星导航系统状态空间表达方式完好性监测方法及装置
本申请涉及卫星导航技术，特别涉及GNSSSSR完好性监测技术。
技术介绍
全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)、全球卫星导航系统(GLONASS)、Galileo系统和北斗卫星导航系统等全球卫星导航系统(GNSS)无法满足高精度用户的使用需求，因此出现了差分改正技术。差分改正技术即增强服务供应商计算并播发GNSS的差分改正数，用户结合GNSS导航电文、差分改正数等信息以及码伪距、载波相位等观测值，实现高精度定位解算。目前，部分高精度用户属于生命安全相关的应用，对完好性有极高的要求，需要增强服务供应商针对每一个改正数提供完好性参数，若差分改正数改正误差超过告警门限，则必须及时向用户发出告警。GNSS差分改正数的表达方式分为两大类，即观测空间表达方式(OSR)和状态空间表达方式(SSR)。其中，前者针对观测值提供整体的误差改正数，而后者针对多个误差源分别提供误差改正数，包括轨道改正数、钟差改正数、伪码偏差(DCB)改正数、相位偏差(UPD)改正数、对流层延迟改正数、垂向电离层延迟改正数和斜向电离层延迟改正数等。目前，已经提供SSR完好性参数的服务包括美国广域增强服务(WAAS)、欧洲地球静止导航重叠服务(EGNOS)等民航星基增强服务，以及准天顶卫星系统(QZSS)和多种符合RTCM10403标准(RTCM，国际海运事业无线电技术委员会)的PPP/PPP-AR/PPP-RTK服务。其中，民航星基增强服务播发轨道改正数、钟差改正数、伪距快变改正数和网格点垂向电离层改正数，并分别通过UDREI参数和GIVEI参数表明轨道改正数、钟差改正数和伪距快变改正数的整体完好性以及网格点垂向电离层改正数的完好性。具体的，UDREI和GIVEI分别有4比特，其中UDREI的0-13分别对应不同的改正精度，14表示“未监测”，15表示“不可用”，GIVEI0-14分别对应不同的改正精度，15表示“未监测”。PPP/PPP-AR/PPP-RTK服务可提供轨道改正数、钟差改正数、DCB改正数、UPD改正数、对流层延迟改正数、垂向电离层延迟改正数或斜向电离层延迟改正数等，其完好性信息主要可分为以下两类：1.当改正数为特定数值时，表示改正数不可用，比如参数的二进制位全为1。2.播发质量指数(QI)来表征相应改正数的改正精度，不同的QI值分别映射到特定的改正精度值。此外，QZSS的CLAS服务采用了特有的完好性告警方式，其每帧电文设计了1比特的告警标识符，用于标识该帧电文是否可用。但是，这种告警方式会直接中断服务，无法针对特定的改正数进行告警。目前，生命安全相关应用对完好性的告警时间(TTA)要求很高，民航飞机的精密进近阶段对卫星导航的TTA需求为6秒，而汽车自动驾驶对卫星导航的TTA需求接近民航飞机的需求。另外，PPP/PPP-AR/PPP-RTK服务对精度的要求极高。首先，改正数和QI参数需要使用较长的位数才能满足精度需求。在通过卫星链路播发提供增强服务时，若以上述完好性信息提供完好性服务，则所有改正数或者QI的最大播发间隔需要小于或等于TTA，而且，大量数据需要高频度播发，因此，带宽问题难以解决。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种GNSSSSR完好性监测方法及其装置，在不降低完好性服务性能的基础上，显著减少完好性服务对带宽的需求。为了解决上述问题，本申请公开了一种GNSSSSR完好性监测方法，包括：预先设置完好性监测策略；采集GNSS观测数据；根据该完好性监测策略和GNSS观测数据，计算相应的完好性监测结果；将与该完好性监测策略相应的完好性监测结果按照监测结果表达方式进行编码，并发送给用户。在一个优选例中，该GNSS观测数据包含以下参数之一或它们的任意组合：伪距观测值、相位观测值、多普勒观测值、信噪比观测值、GNSS导航电文、SSR改正数。在一个优选例中，该完好性监测策略包含以下策略之一，或它们的任意组合：策略1：针对轨道改正数不单独监测轨道改正数，监测轨道改正数和钟差改正数的综合改正误差；策略2：针对钟差改正数计算每颗卫星轨道改正数和钟差改正数的改正误差在服务区域内用户测距误差最大值的完好性保护级，若该卫星的完好性保护级超过告警门限，则对该卫星发出告警；策略3：针对伪码偏差改正数计算轨道改正数、钟差改正数、伪码偏差改正数的改正误差在服务区域内用户测距误差最大值的完好性保护级，若该卫星的一个信号的完好性保护级超过告警门限，则对该卫星该信号发出告警。策略4：针对非差相位延迟改正数计算轨道改正数、钟差改正数、非差相位延迟改正数的改正误差在服务区域内用户测距误差最大值的完好性保护级，若该卫星的一个信号的完好性保护级超过告警门限，则对该卫星该信号发出告警。策略5：针对垂向电离层延迟改正数其中，垂向电离层延迟改正数采用球谐模型表达或网格模型表达，并且，若垂向电离层延迟改正数采用球谐模型表达，则根据电离层的活跃程度将服务区域划分成若干个子区域，计算每个子区域内垂向电离层延迟改正数的垂向改正误差最大值的完好性保护级，若某个子区域的完好性保护级超过告警门限，则对该区域发出告警；若垂向电离层延迟改正数采用网格模型表达，则计算每个网格点垂向电离层延迟改正数的垂向改正误差的完好性保护级，若某个网格点的完好性保护级超过告警门限，则对该网格点发出告警；策略6：针对斜向电离层延迟改正数计算每个网格点斜向电离层延迟改正数的斜向改正误差的完好性保护级，若该网格某颗卫星的完好性保护级超过告警门限，则对该网格点该卫星发出告警；策略7：针对对流层延迟改正数计算每个网格点对流层延迟改正数的天顶改正误差的完好性保护级，若该网格点的完好性保护级超过告警门限，则对该网格点发出告警。在一个优选例中，相应于不同的该完好性监测策略，该监测结果表达方式是相同的。在一个优选例中，该监测结果表达方式中，该监测结果表达“可用”、“不可用”和“未监测”三种状态，其中，“可用”状态代表无需告警的情况；“不可用”状态代表需要告警的情况；“未监测”状态代表完好性监测未输出结果的情况。本申请还公开了一种GNSSSSR完好性监测装置，包括：预设模块，用于预先设置完好性监测策略；采集模块，用于采集GNSS观测数据；计算模块，用于根据该完好性监测策略和GNSS观测数据，计算相应的完好性监测结果；发送模块，用于将与该完好性监测策略相应的完好性监测结果按照监测结果表达方式进行编码，并发送给用户。在一个优选例中，该GNSS观测数据包含以下参数之一或它们的任意组合：伪距观测值、相位观测值、多普勒观测值、信噪比观测值、GNSS导航电文、SSR改正数。...

【技术保护点】
1.一种全球卫星导航系统状态空间表达方式完好性监测方法，其特征在于，包括：/n预先设置完好性监测策略；/n采集全球卫星导航系统观测数据；/n根据所述完好性监测策略和全球卫星导航系统观测数据，计算相应的完好性监测结果；/n将与所述完好性监测策略相应的完好性监测结果按照监测结果表达方式进行编码，并发送给用户。/n

【技术特征摘要】
1.一种全球卫星导航系统状态空间表达方式完好性监测方法，其特征在于，包括：
预先设置完好性监测策略；
采集全球卫星导航系统观测数据；
根据所述完好性监测策略和全球卫星导航系统观测数据，计算相应的完好性监测结果；
将与所述完好性监测策略相应的完好性监测结果按照监测结果表达方式进行编码，并发送给用户。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全球卫星导航系统观测数据包含以下参数之一或它们的任意组合：
伪距观测值、相位观测值、多普勒观测值、信噪比观测值、全球卫星导航系统导航电文、状态空间表达方式改正数。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述完好性监测策略包含以下策略之一，或它们的任意组合：
策略1：针对轨道改正数
不单独监测轨道改正数，监测轨道改正数和钟差改正数的综合改正误差；
策略2：针对钟差改正数
计算每颗卫星轨道改正数和钟差改正数的改正误差在服务区域内用户测距误差最大值的完好性保护级，若所述卫星的完好性保护级超过告警门限，则对该卫星发出告警；
策略3：针对伪码偏差改正数
计算轨道改正数、钟差改正数、伪码偏差改正数的改正误差在服务区域内用户测距误差最大值的完好性保护级，若所述卫星的一个信号的完好性保护级超过告警门限，则对该卫星该信号发出告警。
策略4：针对非差相位延迟改正数
计算轨道改正数、钟差改正数、非差相位延迟改正数的改正误差在服务区域内用户测距误差最大值的完好性保护级，若所述卫星的一个信号的完好性保护级超过告警门限，则对该卫星该信号发出告警。
策略5：针对垂向电离层延迟改正数
其中，垂向电离层延迟改正数采用球谐模型表达或网格模型表达，并且，
若垂向电离层延迟改正数采用球谐模型表达，则根据电离层的活跃程度将服务区域划分成若干个子区域，计算每个子区域内垂向电离层延迟改正数的垂向改正误差最大值的完好性保护级，若某个子区域的完好性保护级超过告警门限，则对该区域发出告警；
若垂向电离层延迟改正数采用网格模型表达，则计算每个网格点垂向电离层延迟改正数的垂向改正误差的完好性保护级，若某个网格点的完好性保护级超过告警门限，则对该网格点发出告警；
策略6：针对斜向电离层延迟改正数
计算每个网格点斜向电离层延迟改正数的斜向改正误差的完好性保护级，若所述网格某颗卫星的完好性保护级超过告警门限，则对该网格点该卫星发出告警；
策略7：针对对流层延迟改正数
计算每个网格点对流层延迟改正数的天顶改正误差的完好性保护级，若所述网格点的完好性保护级超过告警门限，则对该网格点发出告警。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，相应于不同的所述完好性监测策略，所述监测结果表达方式是相同的。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测结果表达方式中，所述监测结果表达“可用”、“不可用”和“未监测”三种状态，其中，
“可用”状态代表无需告警的情况；
“不可用”状态代表需要告警的情况；
“未监测”状态代表完好性监测未输出结果的情况。


6.一种全球卫星...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，冯绍军，
申请(专利权)人：千寻位置网络有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31