用于北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法，利用当前BDSBAS B1C/B2a增强电文中的轨道/钟差改正数，广播星历，及可由其他机构提供的精密轨道钟差产品，充分考虑误差的几何特性及服务区域限制，达到快速搜索用户误差最大投影方向的目的，并最终基于搜索出的用户误差最大投影方向验证UDRE/DFRE对该误差的包络性能，以评估BDSBAS完好性参数性能。本发明专利技术算法执行简单，搜索效率较高，具有较强的工程使用性，将用户误差最大投影方向从服务区域内的面搜索简化成了判断后的边界搜索，大大提高了搜索效率，保证了BDSBAS服务性能监测评估的快速性。

【技术实现步骤摘要】
用于北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法
本专利技术涉及卫星导航增强领域，是北斗星基增强系统(BeiDouSatelliteBasedAugmentationSystem，BDSBAS)性能评估中一种用于用户误差最大投影方向快速搜索的方法。
技术介绍
BDSBAS是我国按照国际标准自主建设的星基增强系统(SatelliteBasedAugmentationSystem,SBAS)，通过中国境内分布的监测站，实现对经过我国上空的全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)的完好性监测。BDSBAS通过地球同步静止卫星(GeosynchronousEarthOrbit,GEO)的B1C频点播发单频慢变改正数(由电文MT24和MT25播发)、快变改正数(由电文MT2～5播发)、电离层格网改正信息(由电文MT18和MT26播发)及用户差分距离误差(UDRE由电文MT2～MT6)、降效参数相关信息(由电文MT7、MT10、MT27和MT28播发)，实现对GPS系统的差分增强，增强服务性能将满足国际民航一类垂直引导进近(APproachwithVerticalguidanceI，APV-I)指标要求。BDSBASGEO卫星通过B2a频点提供双频多星座(Dual-FrequencyMulti-Constellation,DFMC)星基增强服务，由于在双频定位模式下，用户可通过双频观测量组合自行消除电离层影响，因此B2a不再播发电离层相关的改正数及完好性信息，只播发轨道钟差改正数(由电文MT32播发)、双频测距误差(DFRE由电文MT34～36播发)、降效参数信息(由电文MT37播发)，实现对BDS和GPS的差分增强，DFMC增强服务性能将满足国际民航一类精密进近(CAT-I)性能要求。BDSBASB1C单频增强服务中播发的用户差分距离误差(UDRE)和B2aDFMC服务中播发的双频测距误差(DFRE)反映着卫星轨道/钟差经过增强信息改正后的修正误差在服务区域内用户方向上的最大投影值，其应能够以99.9％的概率(3.29σ)对用户误差最大投影进行包络，包络示意图如图1所示。当前，BDSBAS正处于建设阶段，从用户角度出发对其完好性参数的监测评估成为研究重点。验证完好性参数UDRE/DFRE对服务区域内用户误差最大投影进行99.9％的包络前提便是找到服务区内用户误差投影的最大方向。然而，目前国内外公开文献并没有一种针对BDSBAS用户误差最大投影方向确定的简单、高效方法描述。因此本专利技术提出了一中实现简单，效率较高的北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法，以满足BDSBAS建设过程中完好性参数实时监测评估的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用于北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法，利用当前BDSBASB1C/B2a增强电文中的轨道/钟差改正数，广播星历，及可由其他机构(InternationalGNSSService,IGS)提供的精密轨道钟差产品，充分考虑误差的几何特性及服务区域限制，达到快速搜索用户误差最大投影方向的目的，并最终基于搜索出的用户误差最大投影方向验证UDRE/DFRE对该误差的包络性能，以评估BDSBAS完好性参数性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案的具体步骤是：步骤1：BDSBASB1C/B2a增强电文读取；1)BDSBASB1C单频快/慢变改正数解算快变改正数由BDSBASB1C增强电文MT2-5和MT24播发，计算公式如下：PRC(t)＝PRCcurrent+RRC(tof)×(t-tof)(1)若，aii≠0(由电文MT7播发)，则：若，aii＝0，则：RRC(tof)＝0(3)式(1)-(3)中，PRC(t)为当前时刻t的快变改正数；PRCcurrent为最新接收到的快变改正数(电文MT-2-5和MT24播发)；PRCprevious为PRCcurrent之前接收到的快变改正数(电文MT-2-5和MT24播发)；tof为PRCcurrent的参考时刻；RRC(tof)为计算得到的参考时刻tof的距离变化改正数；Δt＝tof-tof，previous；tof，previous为PRCprevious的参考时刻；aii为快变改正数降效因子索引(由电文MT7播发)；由式(1)计算得到的PRC(t)值将直接对当前伪距测量进行相加修正；慢变改正数由电文MT24和MT25播发，慢变改正数包括卫星时钟慢变改正数和卫星轨道慢变改正数；卫星时钟慢变改正数计算公式如下：δΔtSV(t)＝δaf0+δaf1(t-t0)+δafG0(4)式(4)中，δΔtSV(t)为解算时刻t的时钟慢变改正数；δαf0为时钟偏差，由电文MT24、25播发；δαf1为时钟偏差变化率，由电文MT24、25播发，速度标识为1；如果速度标识为0该值为0；t0为改正数参考时刻，由电文MT24、25播发，速度模式标识为1；δαfG0为GLONASS卫星改正参数，在电文MT12中播发，针对非GLONASS卫星，该值为0；卫星星历慢变改正数通过下式计算(坐标系WGS-84ECEF)：当速度标识为0时，式(5)中的速度分量为0，其中为解算时刻t卫星位置三轴改正数；为参考时刻t0卫星位置三轴改正数，由电文MT24、25播发；为参考时刻t0卫星位置三轴改正数变化率，由电文MT24、25播发，速度标示为0时，变化率为0；2)BDSBASB2aDMFC轨道钟差改正数解算；星历改正数解算从BDSBASB2a增强电文MT32读取星历位置改正信息(参考坐标系WGS-84ECEF)，解算公式如下：其中，为当前时刻t的星历改正数；为参考时刻tD的星历改正数(由电文MT32播发)；为参考时刻tD的星历改正数变化率，由电文MT32播发；时钟改正数解算公式如下：其中，δΔtSV为当前时刻t的时钟改正数，单位：秒；δB为参考时刻tD的时钟改正数，单位：米(由电文32播发)；为参考时刻tD的时钟改正数变化率，单位：米/秒(由电文32播发)；光速c＝299792458米/秒；步骤2：BDSBASB1C/B2a增强轨道/钟差误差求解BDSBASB1C/B2a播发的轨道/时钟改正数是对GNSS卫星广播星历解算得到的卫星位置与时钟进行修正，由广播星历计算卫星位置与时钟已有成熟算法，通过广播星历计算得到时刻t的卫星位置与时钟误差分别为Δtsv，bc，则BDSBAS增强后的卫星位置与钟差Δtsv为下式：Δtsv＝Δtsv，bc+δΔtSV(9)IGS等机构可提供sp3格式与clk格式的GNSS卫星精密轨道与时钟产品文件，其轨道精度可达2cm，时钟精度可达75ps以内，因此以sp3文件与clk文件解算出的GNSS卫星轨道与钟差作为参考真值，计算BDSBASB1C/B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法，其特征在于包括下述步骤：/n步骤1：BDSBAS B1C/B2a增强电文读取；/n1)BDSBAS B1C单频快/慢变改正数解算/n快变改正数由BDSBAS B1C增强电文MT2-5和MT24播发，计算公式如下：/nPRC(t)＝PRC

【技术特征摘要】
1.一种用于北斗星基增强用户误差最大投影方向快速搜索的方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：BDSBASB1C/B2a增强电文读取；
1)BDSBASB1C单频快/慢变改正数解算
快变改正数由BDSBASB1C增强电文MT2-5和MT24播发，计算公式如下：
PRC(t)＝PRCcurrent+RRC(tof)×(t-tof)(1)
若，aii≠0(由电文MT7播发)，则：



若，aii＝0，则：
RRC(tof)＝0(3)
式(1)-(3)中，PRC(t)为当前时刻t的快变改正数；PRCcurrent为最新接收到的快变改正数，由电文MT-2-5和MT24播发；PRCprevious为PRCcurrent之前接收到的快变改正数，电文MT-2-5和MT24播发；tof为PRCcurrent的参考时刻；RRC(tof)为计算得到的参考时刻tof的距离变化改正数；Δt＝tof-tof，previous；tof，previous为PRCprevious的参考时刻；aii为快变改正数降效因子索引，由电文MT7播发；由式(1)计算得到的PRC(t)值将直接对当前伪距测量进行相加修正；
慢变改正数由电文MT24和MT25播发，慢变改正数包括卫星时钟慢变改正数和卫星轨道慢变改正数；
卫星时钟慢变改正数计算公式如下：
δΔtSV(t)＝δaf0+δaf1(t-t0)+δafG0(4)
式(4)中，δΔtSV(t)为解算时刻t的时钟慢变改正数；δaf0为时钟偏差，由电文MT24、25播发；δaf1为时钟偏差变化率，由电文MT24、25播发，速度标识为1；如果速度标识为0该值为0；t0为改正数参考时刻，由电文MT24、25播发，速度模式标识为1；δafG0为GLONASS卫星改正参数，在电文MT12中播发，针对非GLONASS卫星，该值为0；
卫星星历慢变改正数通过下式在坐标系WGS-84ECEF计算：



当速度标识为0时，式(5)中的速度分量为0，其中为解算时刻t卫星位置三轴改正数；为参考时刻t0卫星位置三轴改正数，由电文MT24、25播发；为参考时刻t0卫星位置三轴改正数变化率，由电文MT24、25播发，速度标示为0时，变化率为0；
2)BDSBASB2aDMFC轨道钟差改正数解算；
星历改正数解算从BDSBASB2a增强电文MT32读取星历位置改正信息，解算公式如下：



其中，为当前时刻t的星历改正数；为参考时刻tD的星历改正数，由电文MT32播发；为参考时刻tD的星历改正数变化率，由电文MT32播发；
时钟改正数解算公式如下：



其中，δΔtSV为当前时刻t的时钟改正数，单位：秒；δB为参考时刻tD的时钟改正数，单位：米，由电文32播发；为参考时刻tD的时钟改正数变化率，单位：米/秒，由电文32播发；光速c＝299792458米/秒；
步骤2：BDSBASB1C/B2a增强轨道/钟差误差求解
BDSBASB1C/B2a播发的轨道/时钟改正数是对GNSS卫星广播星历解算得到的卫星位置与时钟进行修正，由广播星历计算卫星位置与时钟已有成熟算法，通过广播星历计算得到时刻t的卫星位置与时钟误差分别为Δtsv，bc，则BDSBAS增强后的卫星位置与钟差Δtsv为下式：



Δtsv＝Δtsv，bc+δΔtSV(9)
以sp3文件与clk文件解算出的GNSS卫星轨道与钟差作为参考真值，计算BDSBASB1C/B2a增强后的轨道与时钟误差；由sp3文件clk文件参数通过轨道钟差拉格朗日内插方法内插任意时刻GNSS卫星位置与时钟，由sp3产品计算出的卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：张键，戴凯阳，雷哲哲，邵博，熊帅，李平力，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61