一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法技术

本发明专利技术涉及一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法，属于卫星导航技术领域，解决电离层梯度检测的问题；方法包括采用两组不同的时间常数，分别对地面和飞机上观测的载波进行相位平滑滤波，得到两组差分校正值和两组平滑伪距；采用差分校正值校正平滑伪距得到两组时间常数下的差分校正伪距；将两组差分校正伪距作差后除以两倍的时间常数之差，构建出随时间变化逐渐收敛至电离层延迟梯度的检验统计量；根据检验统计量的误差分布和III类精密进近的误警率构建检验统计量的阈值；通过比较检验统计量与阈值，检测伪距观测量中是否含有电离层梯度。本发明专利技术可以实现更快速和更精确的电离层延迟梯度检测。的电离层延迟梯度检测。的电离层延迟梯度检测。

【技术实现步骤摘要】
一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法


[0001]本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法。

技术介绍

[0002]全球卫星导航系统(GNSS)逐步进入现代化发展进程，民用航空导航成为其重要的发展应用方向之一。然而，将卫星导航系统应用于民用航空，必须首先使其满足民用航空对导航系统的性能需求，包括精度、完好性、连续性和可用性4个方面。对于民用航空III类精密进近，地基增强系统(GBAS)是最有潜力满足其更高需求的同时也是研究最多的局域增强系统。
[0003]GBAS通过地面子系统采用甚高频播发各个卫星的差分校正信息，飞机接收到相应信息后进行差分定位，从而提高定位精度。同时，GBAS在差分校正的基础上进行完好性监测，监测模型对不同的故障来源设计了不同的监测算法，其中对于电离层异常，采用码
‑
载波分离(CCD)监测，通过监测码伪距和载波相位伪距之间的差值来监测电离层风暴，主要可以采用几何移动平均值(GMA)的方法估计码
‑
载波分离，将实时监测计算出的码
‑
载波分离值与阈值进行比较，若超出阈值则给出告警信号。但是CCD监测存在无法同时缩短检测时间和提高检测精度，在III类精密进近的需求下，更高的定位精度和完好性指标要求GBAS能够更加及时并且准确的检测出电离层异常，因此需要提出更加灵敏的电离层梯度检测方法。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法，解决在伪距域进行对电离层梯度检测的问题。
[0005]本专利技术提供的技术方案是：
[0006]本专利技术公开了一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法，包括：
[0007]采用两组不同的时间常数，分别对地面和飞机上观测的载波进行相位平滑滤波，对地面上的载波进行相位平滑滤波后得到两组差分校正值，对飞机上观测的载波进行相位平滑滤波后得到两组平滑伪距；采用差分校正值校正平滑伪距得到两组时间常数下的差分校正伪距；将两组差分校正伪距作差后除以两倍的时间常数之差，构建出随时间变化逐渐收敛至电离层延迟梯度的检验统计量；
[0008]根据检验统计量的误差分布和III类精密进近的误警率构建检验统计量的阈值；
[0009]通过比较检验统计量与阈值，检测伪距观测量中是否含有电离层梯度。
[0010]进一步地，所述通过比较检验统计量与阈值，检测伪距观测量中是否含有电离层梯度，包括如下步骤：
[0011]判断在检测时间的阈值内计算的检验统计量是否超出阈值；是，则伪距观测量中含有电离层梯度；否，则改变飞机的飞行速度，重新计算检验统计量；若仍未超过阈值，则认为伪距观测量中不含有电离层梯度；若超过阈值，则伪距观测量中含有电离层梯度。
[0012]进一步地，所述飞行速度的变化范围为20m/s～40m/s。
[0013]进一步地，所述检测时间的阈值为1
‑
2min。
[0014]进一步地，对地面上观测的载波进行相位平滑滤波得到差分校正值的计算过程，包括：
[0015]1)对M个设置在地面上接收机k时刻的载波观测量进行相位平滑得到接收机m对卫星n的平滑码伪距ρ
s,m,n
(k)；
[0016]2)计算出卫星n到接收机m的真实距离R，根据平滑码伪距ρ
s,m,n
(k)和真实距离R得到k时刻的伪距校正值ρ
sc,m,n
(k)；；
[0017]3)对伪距校正值ρ
sc,m,n
(k)中包含的接收机钟差进行调整得到ρ
sca,m,n
(k)；
[0018]4)对所有M个地面参考接收机计算出的卫星n伪距校正值平均得到卫星n的伪距校正值ρ
corr,n
(k)。
[0019]进一步地，所述对M个设置在地面上接收机k时刻的载波观测量进行相位平滑得到接收机m对卫星n的平滑码伪距ρ
s,m,n
(k)，具体为：其中，N＝τ/T，τ是平滑滤波时间常数，T是原始观测量的采样间隔；ρ
m,n
(k)、分别是k时刻接收机m对卫星n的码伪距和载波相位观测量。
[0020]进一步地，所述接收机钟差为其中，ρ
sc,m,j
(k)为k时刻的接收机m对卫星j伪距校正值；S
m
(k)为k时刻接收机m观测到的全部卫星的集合，N
m
(k)是S
m
(k)所包含的卫星的数量。
[0021]进一步地，所述两组平滑滤波时间常数分别为100s和30s。
[0022]进一步地，检验统计量的阈值的确定，包括以下步骤：
[0023]以预设的角度为步长，对不同仰角下检验统计量误差样本进行分组，得到检验统计量的误差样本分布；
[0024]采用广义极值分布包络住所述误差样本分布的尾部；
[0025]以所述广义极值分布满足尾部概率为P
FA
的分位数为检验统计量的阈值；
[0026]所述P
FA
为CAT III精密进近完好性需求分配的误警率。
[0027]进一步地，所述广义极值分布：进一步地，所述广义极值分布：
[0028]其中，μ是位置参数，σ是尺度参数，ξ是形状参数；通过调整μ，σ和ξ三个参数，得到最优的极值分布，使其包络住改组误差样本分布尾部。
[0029]本专利技术至少可实现以下有益效果之一：
[0030]本专利技术的GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法电离层异常的响应时间和收敛时间更短，可以实现更快的电离层延迟梯度检测；并且检测精度更高，相比于CCD和双平滑的定位域检测能更准确的检测出该伪距观测量是否含有电离层梯度延迟。
附图说明
[0031]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0032]图1为本专利技术实施例中的双平滑伪距域检测方法流程图；
[0033]图2为本专利技术实施例中的检验统计量构建方法流程图；
[0034]图3为本专利技术实施例中的仿真数据检验统计量S收敛效果图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。
[0036]本实施例中的一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0037]步骤S1、构建随时间变化逐渐收敛至电离层延迟梯度的检验统计量；
[0038]采用两组不同的时间常数，分别对地面和飞机上观测的载波进行相位平滑滤波，对地面上的载波进行相位平滑滤波后得到两组差分校正值，对飞机上观测的载波进行相位平滑滤波后得到两组平滑伪距；采用差分校正值校正平滑伪距得到两组时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GBAS电离层延迟梯度的双平滑伪距域检测方法，其特征在于，包括：采用两组不同的时间常数，分别对地面和飞机上观测的载波进行相位平滑滤波，对地面上的载波进行相位平滑滤波后得到两组差分校正值，对飞机上观测的载波进行相位平滑滤波后得到两组平滑伪距；采用差分校正值校正平滑伪距得到两组时间常数下的差分校正伪距；将两组差分校正伪距作差后除以两倍的时间常数之差，构建出随时间变化逐渐收敛至电离层延迟梯度的检验统计量；根据检验统计量的误差分布和III类精密进近的误警率构建检验统计量的阈值；通过比较检验统计量与阈值，检测伪距观测量中是否含有电离层梯度。2.根据权利要求1所述的双平滑伪距域检测方法，其特征在于，所述通过比较检验统计量与阈值，检测伪距观测量中是否含有电离层梯度，包括如下步骤：判断在检测时间的阈值内计算的检验统计量是否超出阈值；是，则伪距观测量中含有电离层梯度；否，则改变飞机的飞行速度，重新计算检验统计量；若仍未超过阈值，则认为伪距观测量中不含有电离层梯度；若超过阈值，则伪距观测量中含有电离层梯度。3.根据权利要求2所述的双平滑伪距域检测方法，其特征在于，所述飞行速度的变化范围为20m/s～40m/s。4.根据权利要求2所述的双平滑伪距域检测方法，其特征在于，所述检测时间的阈值为1
‑
2min。5.根据权利要求1所述的双平滑伪距域检测方法，其特征在于，对地面上观测的载波进行相位平滑滤波得到差分校正值的计算过程，包括：1)对M个设置在地面上接收机k时刻的载波观测量进行相位平滑得到接收机m对卫星n的平滑码伪距ρ
s，m，n
(k)；2)计算出卫星n到接收机m的真实距离R，根据平滑码伪距ρ
s，m，n
(k)和真实距离R得到k时刻的伪距校正值ρ
sc，m，n
(k)；；3)对伪距校正值ρ
sc，m，n
(k)中包含的接收机钟差进行调整得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛瑞，胡柱，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：