本发明专利技术公开了一种基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法及设备。该设备包括多频点多星座卫星导航天线、完好性监测处理模块、多频点多星座自适应模块、实时闭环监测模块、差分增强报文生成模块以及单双链路发送模块，利用多频、多星座观测量的灵活组合，实现多系统完好性实时监测处理，有效消除电离层等误差；利用多系统完好性监测结果对卫星星座的当前及未来可用状态进行预测，剔除不可用的卫星或星座；以卫星几何构型以及信号质量最优为原则，在多频点多星座自适应下筛选出高可靠性的卫星组合；GBAS设备通过实时闭环监测模块，在多种运行模式间自主切换与恢复，生成差分增强报文，并支持同时刻双链接电文的发送，来提高GBAS服务性能。GBAS服务性能。GBAS服务性能。
【技术实现步骤摘要】
基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法及设备
[0001]本专利技术涉及北斗卫星导航增强
，尤其涉及一种基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法及设备。
技术介绍
[0002]随着卫星定位导航技术在航空应用领域的不断发展，GBAS系统正在向取代现有着陆系统成为主用系统方向发展。GBAS是一种用于飞机精密进近和着陆的导航系统，主要完成高精度卫星导航信号测量、差分修正量计算、完好性监测处理功能，为机载设备提供精密进近引导服务。
[0003]目前GBASCAT
‑
I类已经标准化，使用单频L1波段信号可提供CAT
‑
I类精密进近导航服务，但当信号受到干扰时，GBAS服务不可用，严重影响了进近引导着陆的安全性。因此，需要研究一种多频率多星座的GBAS检测方法，提高GBAS运行的安全性、鲁棒性。
技术实现思路
[0004]因此，本专利技术的目的在于提供一种基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法及设备，当信号受到干扰，自动将主用模式切换到最优选的备用模式，提高GBAS进近服务的完好性、连续性、可用性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的一种基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测设备，包括多频点多星座卫星导航天线、完好性监测处理模块、多频点多星座自适应模块、实时闭环监测模块、差分增强报文生成模块以及单双链路发送模块，其中，所述卫星导航天线用于接收多频点多星座卫星信号；所述完好性监测处理模块，用于根据接收到的多频点多星座卫星信号，生成卫星观测量信息，根据观测量信息，对卫星进行完好性监测，根据完好性监测结果，剔除故障卫星；所述多频点多星座自适应模块，用于对保留下来的多频点多星座的卫星进行组合，以卫星星座几何构型以及信号质量最优为原则，设定权重系数，计算不同组合下的卫星星座几何性能，并与预设的性能阈值比较，筛选出高于性能阈值的卫星组合，生成对应的多种备用运行模式。
[0006]所述实时闭环监测模块，用于实时监测异常干扰信号、故障信息等，实时闭环监测模块可以检测整个GBAS系统产生的故障信息、异常干扰信号以及环境中出现的异常干扰信号；当监测到异常干扰信号或故障信息时，根据预设的主、备用替换原则，筛选出主用、备用运行模式中的最优模式；所述差分增强报文生成模块，用于对主用模式、剩余的备用运行模式，生成对应的差分增强报文；所述单双链路发送模块，用于根据差分增强报文中可用卫星的数量，进行单链路或双链路广播。
[0007]进一步优选的，还包括卫星星座预测模块，所述卫星星座预测模块，利用星历或历
书、信号相关峰信息及完好性监测结果，对多频点多星座卫星的当前及未来N分钟内的可用状态进行预测。
[0008]进一步优选的，所述完好性监测处理模块，兼容多种卫星系统，所述多种卫星系统包括北斗、GPS、Galileo以及GLONASS系统等。
[0009]所述多频点多星座自适应模块，以卫星星座几何构型及信号质量S
i
最优为原则。对正常运行的多频点多星座卫星进行灵活组合，设定权重系数计算不同组合下的星座性能Y，其中：式中，a与b
i
为权重系数，范围为0～1，D为加权DOP值, DOP值（Dilution of Precision）GPS中计算卫星几何构型的精度因子，一般解释为相对误差； i为卫星号，卫星总数为n。信号质量包括载噪比,信号相关峰，码载波一致性等监测量，本文不局限于某种DOP值、信号监测手段或组合。将卫星性能Y与预设的性能阈值比较，筛选出高于性能阈值的多频点多星座卫星组合，对应产生多种备用运行模式。
[0010]进一步优选的，所述预设的主、备用替换原则，包括计算主用模式、各种备用运行模式产生的不同的位置估计误差值，默认北斗作为主用模式，当所述主用模式位置估计误差值落入预设的估计误差范围内时，保持当前主用模式不变；否则，进行如下处理：当存在所述备用运行模式的位置估计误差值落入预设的估计误差范围内时，将当前主用模式切换到最小的位置估计误差值对应的备用运行模式；当所述备用运行模式的位置估计误差值均超出预设的估计误差范围时，则保持原来的主用模式。
[0011]进一步优选的，所述单双链路发送模块，还用于判断生成的差分增强报文中可用卫星的个数，当大于一定个数阈值时，下文以18为例说明，进行双链路发送，当可用卫星的个数小于等于18时，进行单链路发送。
[0012]本专利技术提供一种基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法，包括以下步骤：S1、获取多频点多星座卫星信号，生成卫星的观测量信息；S2、根据观测量信息，对卫星进行完好性监测，根据完好性监测结果，剔除故障卫星；S3、对保留下来的多频点多星座的卫星进行组合，以卫星星座几何构型以及信号质量最优为原则，设定权重系数计算不同组合下的卫星星座性能，并与预设的性能阈值比较，筛选出高于性能阈值的卫星组合，生成对应的多种备用运行模式。其中运行模式支持自适应降级，即当某星座或某频点不可用时，排除该星座或频点，自动降级为其他星座及频点，直至单星座单频点处理。
[0013]S4、实时监测异常干扰信号、故障信息等，当监测到异常干扰信号或故障信息时，根据预设的主、备用替换原则，筛选出主用、备用运行模式中的最优模式，生成对应的差分增强报文；S5、根据差分增强报文中可用卫星的数量，进行单链路或双链路广播。
[0014]进一步优选的，在S2与S3之间还包括以下步骤：利用星历或历书、信号相关峰信息
及完好性监测结果，对多频点多星座卫星的当前及未来N分钟内的可用状态进行预测。
[0015]进一步优选的，还包括根据多频点多星座卫星的可用状态的预测结果，判定卫星是否可用；若卫星可用，则该卫星继续参与执行S3和S4的操作，若不可用，则该卫星不参与执行S3和S4。
[0016]进一步优选的，若预测结果中出现，当前或未来N分钟内某颗卫星运行中断，则该卫星不可用。
[0017]进一步优选的，在S4中，所述预设的主、备用替换原则包括以下步骤：计算主用模式以及各种备用运行模式下待测目标的位置估计误差值，当所述主用模式的位置估计误差值落入预设的估计误差范围内时，保持当前主用模式不变；否则，进行如下处理：当存在备用运行模式的位置估计误差值落入预设的估计误差范围内时，将当前主用模式切换到最小的位置估计误差值对应的备用运行模式；当备用运行模式的位置估计误差值均超出预设的估计误差范围时，则保持原来的主用模式。
[0018]本申请公开的基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法及设备，相比于现有技术，至少具有以下优点：1、本申请提供的基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测方法及设备，采用在GBAS设备受干扰或故障时可在主用模式和备用模式之间无缝实时自适应切换，可提高GBAS进近服务的完好性、连续性、可用性。
[0019]2、在本申请的GBAS架构下，利用多频、多星座观测量的灵活组合，实现多系统完好性实时监测处理，有效消除电离层等本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测设备，其特征在于，包括多频点多星座卫星导航天线、完好性监测处理模块、多频点多星座自适应模块、实时闭环监测模块、差分增强报文生成模块以及单双链路发送模块，其中，所述卫星导航天线用于接收多频点多星座卫星信号；所述完好性监测处理模块，用于根据接收到的多频点多星座卫星信号，生成卫星观测量信息，根据观测量信息，对卫星进行完好性监测，根据完好性监测结果，剔除故障卫星；所述多频点多星座自适应模块，用于对保留下来的多频点多星座的卫星进行组合，以卫星星座几何构型以及信号质量最优为原则，设定权重系数，计算不同组合下的卫星星座几何性能，并与预设的性能阈值比较，筛选出高于性能阈值的卫星组合，生成对应的多种备用运行模式；所述实时闭环监测模块，用于实时监测异常干扰信号及故障信息，当监测到异常干扰信号或故障信息时，根据预设的主、备用替换原则，筛选出主用、备用运行模式中的最优模式；所述差分增强报文生成模块，用于对主用模式、剩余的备用运行模式，生成对应的差分增强报文；所述单双链路发送模块，用于根据差分增强报文中可用卫星的数量，进行单链路或双链路广播。2.根据权利要求1所述的基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测设备，其特征在于，还包括卫星星座预测模块，所述卫星星座预测模块，利用星历或历书、信号相关峰信息及完好性监测结果，对多频点多星座卫星的当前及未来N分钟内的可用状态进行预测。3.根据权利要求1所述的基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测设备，其特征在于，所述多频点多星座自适应模块，以卫星星座几何构型及信号质量S
i
最优为原则，对正常运行的多频点多星座卫星进行灵活组合，设定权重系数计算不同组合下的星座性能Y，公式如下：其中，a与b
i
为权重系数，范围为0～1，D为加权DOP值，i为卫星号，卫星总数为n。4.根据权利要求1所述的基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测设备，其特征在于，所述预设的主、备用替换原则，包括计算主用及各种备用运行模式下待测目标的位置估计误差值。5.根据权利要求1所述的基于北斗GBAS多频点多星座高可靠性自主监测设备，其特征在于，所述单双链路发送模块，还用于判...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，韩明，杨阳，庞雪莲，赵磊，吕自鹏，
申请(专利权)人：天津电子信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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