一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法技术

本发明专利技术公开一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法，包括以下步骤：a.获取导航星位置速度信息、用户卫星位置速度信息、时间信息和导航星可视星数；b.根据某一时刻的每颗可视导航星与用户卫星之间的方向向量，计算出该时刻的精度评估因子；c.根据精度评估因子和卫星伪距测量误差的标准偏差，计算出位置精度的标准偏差；d.重复步骤b和c，计算出所有时刻的位置精度的标准偏差。本发明专利技术可以在卫星发射之前，对星载导航接收机在轨精度预先评估，评估结果准确，从而为卫星总体设计、卫星指标分配提供有益参考，为星载导航接收机设备研制方提供安全性可靠性设计的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法
本专利技术属于星载导航
，特别涉及一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法。
技术介绍
星载导航接收机是各类用户卫星的标准平台设备，它通过接收GPS/GLONASS/BD2导航星座导航信号，通过对导航信号的捕获、跟踪、同步处理，能够获得伪距(带误差的用户卫星与各可视导航星之间的距离)、多普勒等测量信息。使用这些测量信息，可以进行导航解算，输出用户卫星在WGS84坐标系下的三维位置、三维速度和时间基准(PPS)，为用户卫星提供准确的轨道信息和时间信息，其中三维位置为X轴位置、Y轴位置、Z轴位置，三维速度为X轴速度、Y轴速度、Z轴速度。位置速度精度是星载导航接收机的重要技术指标，对位置速度精度的预先评估是卫星总体单位在采购星载导航接收机设备之前需要设备研制方提供的基本技术资料。位置速度精度预先评估方法的准确性、可靠性尤为重要。现在缺少一种准确的星载导航接收机的位置速度精度评估方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法，利用STK卫星仿真软件进行数据挖掘，然后对挖掘的数据进行分析处理，对处理结果进行评价，从而预先估算出卫星实际在轨运行时，星载导航接收机位置速度的大致精度指标。本专利技术采用的技术方案是：一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法，包括以下步骤：a.将用户卫星轨道配置信息输入卫星仿真软件中，运行软件后，从软件中获取导航星位置速度信息、用户卫星位置速度信息、时间信息和导航星可视星数；所述导航星为GPS星座导航星、GLONASS星座导航星和BD2星座导航星中的一种或多种。导航星座取决于星载导航接收机的导航星座配置。获取的信息包括每时刻GPS星座每颗卫星位置、BD2星座每颗卫星位置、GLONASS星座每颗卫星位置，用户卫星位置、GPS可视星数、BD2可视星数、GLONASS可视星数。b.根据某一时刻的每颗可视导航星与用户卫星之间的方向向量，计算出该时刻的精度评估因子；具体为：假设在t时刻GPS可视导航星为N个，BD2可视导航星为M个，GLONASS可视导航星为L个；用户卫星位置向量表示为位置的三轴分量表示为(xuyuzu)，导航星的位置向量表示为位置的三轴分量表示为对GPS星座，列出其每颗可视导航星与用户卫星之间的方向向量：其中同理对BD2星座，可以求出每颗可视导航星的方向向量：同理对GLONASS星座，可以求出每颗可视导航星的方向向量：构造H矩阵求解矩阵D计算精度评估因子：c.根据精度评估因子和卫星伪距测量误差的标准偏差，计算出位置精度的标准偏差；σp＝PDOP×σUERE，式中σp是位置精度的标准偏差，而σUERE是卫星伪距测量误差的标准偏差。d.重复步骤b和c，计算出所有时刻的位置精度的标准偏差，综合预估星载导航接收机的在轨精度。工作原理：星载导航接收机是各类卫星必须具备的重要平台设备，接收机的性能对卫星载荷能否正常运营起着重要作用。在接收机的各项性能中，在轨精度是最重要的性能指标。因此，在卫星发射之前，对星载导航接收机在轨精度必须通过各种手段进行预先评估。在轨精度可以表示为：σP＝PDOP×σUERE式中σp是在轨精度的标准偏差，而σUERE是卫星伪距测量误差的标准偏差，PDOP为位置精度因子。本专利技术通过在STK仿真软件上配置各种参数，使用STK仿真软件进行数据挖掘，获取每时刻的导航星位置速度信息、用户卫星位置速度信息、时间信息和导航星可视星数，依据用户卫星与其能够接收到的导航卫星组之间的几何构型来计算PDOP值，进而通过PDOP值对星载导航接收机的在轨精度进行预先评定。σUERE的大小是星载导航接收机的主要性能指标之一，可以通过双差法进行测量，在此处不再赘述。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：本专利技术可以在卫星发射之前，对星载导航接收机在轨精度预先评估，评估结果准确，从而为卫星总体设计、卫星指标分配提供有益参考，为星载导航接收机设备研制方提供安全性可靠性设计的依据。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术的数据后处理方法流程图；图3为本专利技术的可用星数随时间的变化图；图4为本专利技术的PDOP值随时间的变化曲线图；图5为本专利技术的预估精度随时间的变化曲线图；图6为本专利技术的在轨实测精度随时间的变化曲线图。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。本专利技术的实施例公开了一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法，如图1所不。本案例使用一副天线同时接收GPS、BD2、GLONASS三个导航星座的卫星信号，天线对天安装。使用的STK软件版本为STK9。用户卫星轨道配置见下：轨道半长轴：21560km；轨道偏心率：0；轨道倾角：50.13°；升交点地理经度：287.4°；近地点幅角：106.5°；平近点角：194°；仿真起始时间设置为：01May201904：00：0000.000，仿真时长：3天。配置完成后，运行STK软件，然后进行数据挖掘，数据挖掘主要是从配置完成后的STK软件中提取出精度评估需要的数据信息，包括导航星位置速度信息、用户卫星位置速度信息、时间信息、导航星可视星数等。数据挖掘过程为STK软件的常规操作。根据挖掘出的数据，进行数据后处理，计算每颗可视导航星与用户卫星之间的方向向量，构造H矩阵并求解矩阵D，计算精度评估因子及位置精度的标准偏差，可以得到可见星数随时间的变化曲线，见图3，PDOP值随时间的变化曲线，见图4。根据图4可以得出结论，在整个仿真时段，PDOP值小于2。星载导航接收机σUERE的大小为3m，可以得出该星载导航接收机在轨精度大致为6米的结论，位置精度随时间的变化曲线见图5。为了验证预估精度的准确性，通过对安装该星载导航接收机的卫星在轨遥测数据进行在轨精度分析，在轨精度分析结果随时间的变化曲线见图6。从图6可以看出真实的在轨精度为5.6米，与预估的在轨6米的精度大致相当。因此，可以得出结论，本专利正确可行。导航星座取决于星载导航接收机的导航星座配置，如果星载导航接收机为单GPS星载导航接收机，那么参与精度评定的导航星座就只选择GPS星座导航星。以上通过实施例对本专利技术进行了详细说明，但所述内容仅为本专利技术的示例性实施例，不能被认为用于限定本专利技术的实施范围。本专利技术的保护范围由权利要求书限定。凡利用本专利技术所述的技术方案，或本领域的技术人员在本专利技术技术方案的启发下，在本专利技术的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利技术的专利涵盖保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法，其特征在于：包括以下步骤：/na.获取导航星位置速度信息、用户卫星位置速度信息、时间信息和导航星可视星数；/nb.根据某一时刻的每颗可视导航星与用户卫星之间的方向向量，计算出该时刻的精度评估因子；/nc.根据精度评估因子和卫星伪距测量误差的标准偏差，计算出位置精度的标准偏差；/nd.重复步骤b和c，计算出所有时刻的位置精度的标准偏差。/n

【技术特征摘要】
1.一种星载导航接收机在轨精度预先评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.获取导航星位置速度信息、用户卫星位置速度信息、时间信息和导航星可视星数；
b.根据某一时刻的每颗可视导航星与用户卫星之间的方向向量，计算出该时刻的精度评估因子；
c.根据精度评估因子和卫星伪距测量误差的标准偏差，计算出位置精度的标准偏差；
d.重复步骤b和c，计算出所有时刻的位置精度的标准偏差。


2.如权利要求1所述的星载导航接收机在轨精度预先评估方法，其特征在于：步骤a中的信息从卫星仿真软件中获取。


3.如权利要求1所述的星载导航接收机在轨精度预先评估方法，其特征在于：所述导航星为GPS星座导航星、GLONASS星座导航星和BD2星座导航星中的一种或多种。


4.如权利要求1或3所述的星载导航接收机在轨精度预先评估方法，其特征在于：步骤b中，假设在t时刻GPS可视...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰辉，李兴国，王鹏程，温凯，黄满义，刘永成，韩俊博，何林飞，李晓飞，贺健，高阳，
申请(专利权)人：天津云遥宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12