一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，属于卫星导航地基增强技术领域。本发明专利技术针对现有GBAS对流层参数严重依赖历史气象数据且精度差的问题，提出基于外部增强信息的实时GBAS对流层参数估计方法，可提供高精度实时的对流层参数，估计过程中通过自主完好性监测可实现对非标准对流层告警，实现了无历史气象数据条件下快速高精度高完好性的GBAS对流层参数生成，具有精度高、完好性高、快速部署的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法
本专利技术涉及一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，属于卫星导航地基增强

技术介绍
GBAS(Ground-BasedAugmentationSystems，地基增强系统)是一种基于差分与完好性的局域增强系统，可满足终端区精密进近引导需求，可支持曲线进近，具有精度高、效率高、成本低的特点，是未来机场导航设备的发展趋势。GBAS对流层参数主要用于校正由于飞机与GBAS地面站高度不同造成的对流层差分残差。现有GBAS对流层参数主要依赖至少一年的长期历史数据产生，不能精准反映当前区域对流层情况；当前GBAS对流层参数缺乏完好性监测手段，无法在对流层存在异常时告警；并且在动平台着陆、临时机场等应用场景下，受气象数据的获取与处理限制，现有GBAS对流层参数的生成存在一定难度。因此，构造一种能够不依赖气象数据且精准生成GBAS对流层参数的方法具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有GBAS对流层参数估计不精准与缺乏对流层参数完好性监测保护级的不准确的问题，提出一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，基于GBAS地面信息处理设备、GBAS参考接收机以及增强信息接收设备实现，包括以下步骤：(1)通过增强信息接收设备接收外部增强信息，并将外部增强信息传输至GBAS地面信息处理设备；(2)GBAS参考接收机接收处理GNSS空间信号，生成GNSS观测量并传输至GBAS地面信息处理设备；(3)GBAS地面信息处理设备接收增强信息接收设备传来的外部增强信息和GBAS参考接收机传来的GNSS观测量，建立观测方程，实时估计天顶对流层参数，并采用奇偶矢量法对估计过程进行自主完好性监测；(4)GBAS地面信息处理设备将天顶对流层参数转换为GBAS对流层参数，完成GBAS对流层参数的生成。进一步的，所述外部增强信息包括SBAS增强信息、网络RTK增强信息、PPP增强信息以及PPP-RTK增强信息中的至少一个。进一步的，步骤(3)中，实时估计天顶对流层参数采用的估计方法为最小二乘法或扩展卡尔曼滤波法。进一步的，步骤(3)中的观测方程为：Y＝H×X+ε式中，ε表示观测噪声，Y表示外部增强信息与精确坐标修正后的全部伪距与载波相位值，具体为：其中，上标T表示矩阵转置，上标s表示卫星号，下标i表示频点，表示修正后的伪距值，表示修正后的载波相位值，表示原始伪距观测值，表示原始载波相位观测值，Rs表示精确卫星与参考站的精确距离，Rs利用精确坐标位置、外部增强信息计算的卫星位置得到，c表示光速，bs表示根据外部增强信息得到的精确卫星钟差，DCBs表示伪距码偏差，wds表示载波相位缠绕误差，与表示外部增强信息矫正的其它伪距与载波相位误差；X表示包括对流层参数、载波相位模糊度、电离层延迟、参考接收机钟差的待估计值，具体为：其中，Td表示天顶对流层延迟干分量，Tw表示天顶对流层延迟湿分量，表示载波相位模糊度，Is表示电离层延迟，B表示接收机钟差；H表示转换矩阵，代表X与Y的相互关系，由下式得到：其中，md表示天顶对流层延迟干分量投影函数，mw表示天顶对流层延迟湿分量投影函数，ki表示频点i的电离层系数，γi表示频点i的波长。进一步的，步骤(4)中，使用Hopified大气模型将天顶对流层参数转换为GBAS对流层参数，具体转换公式为：N＝Nd+Nw其中，Nd为对流层干分量折射指数，Nw为对流层湿分量折射指数，N为GBAS对流层广播参数，hd为对流层干分量层顶高，hw为对流层湿分量层顶高，Td表示天顶对流层延迟干分量，Tw表示天顶对流层延迟湿分量，h为积分变量。本专利技术与现有技术相比所取得的有益效果为：1、本专利技术方法不依赖历史气象数据，可随GBAS地面站部署实时生成对流层参数。2、本专利技术中，GBAS对流层参数估计采用了自主完好性监测，可对对流层参数异常进行告警。3、本专利技术通过外部增强信息生成GBAS对流层参数，其精度可达到厘米级甚至毫米级，精度优于现有方法。附图说明图1为本专利技术实施例中GBAS对流层参数生成方法的流程图。具体实施方式为了更好的说明本专利技术的目的和优点，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1所示，一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，基于GBAS地面信息处理设备、GBAS参考接收机以及增强信息接收设备实现，包括以下步骤：(1)通过增强信息接收设备接收外部增强信息，并将外部增强信息传输至GBAS地面信息处理设备；(2)GBAS参考接收机接收处理GNSS空间信号，生成GNSS观测量并传输至GBAS地面信息处理设备；(3)GBAS地面信息处理设备接收增强信息接收设备传来的外部增强信息和GBAS参考接收机传来的GNSS观测量，建立观测方程，实时估计天顶对流层参数，并采用奇偶矢量法对估计过程进行自主完好性监测；(4)GBAS地面信息处理设备将天顶对流层参数转换为GBAS对流层参数，完成GBAS对流层参数的生成。进一步的，所述外部增强信息包括SBAS增强信息、网络RTK增强信息、PPP增强信息以及PPP-RTK增强信息中的至少一个。进一步的，步骤(3)中，实时估计天顶对流层参数采用的估计方法为最小二乘法或扩展卡尔曼滤波法。进一步的，步骤(3)中的观测方程为：Y＝H×X+ε式中，ε表示观测噪声，Y表示外部增强信息与精确坐标修正后的全部伪距与载波相位值，具体为：其中，上标T表示矩阵转置，上标s表示卫星号，下标i表示频点，表示修正后的伪距值，表示修正后的载波相位值，表示原始伪距观测值，表示原始载波相位观测值，Rs表示精确卫星与参考站的精确距离，Rs利用精确坐标位置、外部增强信息计算的卫星位置得到，c表示光速，bs表示根据外部增强信息得到的精确卫星钟差，DCBs表示伪距码偏差，wds表示载波相位缠绕误差，与表示外部增强信息矫正的其它伪距与载波相位误差；X表示包括对流层参数、载波相位模糊度、电离层延迟、参考接收机钟差的待估计值，具体为：其中，Td表示天顶对流层延迟干分量，Tw表示天顶对流层延迟湿分量，表示载波相位模糊度，Is表示电离层延迟，B表示接收机钟差；H表示转换矩阵，代表X与Y的相互关系，由下式得到：其中，md表示天顶对流层延迟干分量投影函数，mw表示天顶对流层延迟湿分量投影函数，ki表示频点i的电离层系数，γi表示频点i的波长。进一步的，步骤(4)中，使用Hopified大气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，其特征在于，基于GBAS地面信息处理设备、GBAS参考接收机以及增强信息接收设备实现，包括以下步骤：/n(1)通过增强信息接收设备接收外部增强信息，并将外部增强信息传输至GBAS地面信息处理设备；/n(2)GBAS参考接收机接收处理GNSS空间信号，生成GNSS观测量并传输至GBAS地面信息处理设备；/n(3)GBAS地面信息处理设备接收增强信息接收设备传来的外部增强信息和GBAS参考接收机传来的GNSS观测量，建立观测方程，实时估计天顶对流层参数，并采用奇偶矢量法对估计过程进行自主完好性监测；/n(4)GBAS地面信息处理设备将天顶对流层参数转换为GBAS对流层参数，完成GBAS对流层参数的生成。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，其特征在于，基于GBAS地面信息处理设备、GBAS参考接收机以及增强信息接收设备实现，包括以下步骤：
(1)通过增强信息接收设备接收外部增强信息，并将外部增强信息传输至GBAS地面信息处理设备；
(2)GBAS参考接收机接收处理GNSS空间信号，生成GNSS观测量并传输至GBAS地面信息处理设备；
(3)GBAS地面信息处理设备接收增强信息接收设备传来的外部增强信息和GBAS参考接收机传来的GNSS观测量，建立观测方程，实时估计天顶对流层参数，并采用奇偶矢量法对估计过程进行自主完好性监测；
(4)GBAS地面信息处理设备将天顶对流层参数转换为GBAS对流层参数，完成GBAS对流层参数的生成。


2.根据权利要求1所述的一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，其特征在于，所述外部增强信息包括SBAS增强信息、网络RTK增强信息、PPP增强信息以及PPP-RTK增强信息中的至少一个。


3.根据权利要求1所述的一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，其特征在于，步骤(3)中，实时估计天顶对流层参数采用的估计方法为最小二乘法或扩展卡尔曼滤波法。


4.根据权利要求1所述的一种基于外部增强信息的GBAS对流层参数生成方法，其特征在于，步骤(3)中的观测方程为：
Y＝H×X+ε
式中，ε表示观测噪声，Y表示外部增强信息与精确坐标修正后的全部伪距与载波相位值，具体为：







...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵精博，蔚保国，王垚，惠沈盈，郝硕，郭晓松，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13