一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法技术

本发明专利技术涉及一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，包括以下步骤：GBAS系统地面基准站对接收的信号进行预处理，保存包括数据质量监测、精度因子监测、码

【技术实现步骤摘要】
一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法


[0001]本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法。

技术介绍

[0002]随着全球卫星导航系统（GNSS）的发展，卫星导航的民用需求逐渐成为重要的应用方向。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。作为重要的GNSS增强手段之一，GBAS被认为是最有潜力满足III类精密进近需求的GNSS增强系统。
[0003]针对精密进近着陆服务，GBAS进近服务类型被称为GAST（GBAS Approach Service Types）；用于引导III类精密进近着陆的GBAS可兼容多星座和多频导航信号。例如，采用中心频率为1575.42MHz的星座及频点包括GPS L1 C/A、Galileo E1、北斗B1C，在工作模式设计中表示为GNSS L1；采用中心频率为1176.45MHz的星座及频点包括GPS L5、Galileo E5a、北斗B2a，在工作模式设计中表示为GNSS L5。
[0004]GBAS工作模式包括GBAS所依赖的条件和性能能够支持的运行等级。所依赖的条件包括采用的观测量组合、定位的模式等。由于多星座多频导航信号的使用，可提高单星座或单频导航信号失效条件下的服务可靠性，为此，需要考虑在不同的可能存在的风险事件下，GBAS各工作模式之间的转换。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在公开了一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法；用于解决不同风险事件对GBAS进近服务的影响问题，本专利技术公开了一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，包括以下步骤：GBAS系统地面基准站对接收的信号进行预处理，保存包括数据质量监测、精度因子监测、码
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载波分歧监测和信号功率监测在内的监测结果；根据所述监测结果对包括星座故障事件、主用频点信号干扰/欺骗事件、非主用频点信号干扰/欺骗事件和电离层异常事件在内的风险事件进行分类，生成风险事件标识向量；结合GBAS系统地面基准站当前工作模式和当前的风险事件标识向量进行工作模式更新；将更新后的工作模式播发给GBAS系统的机载接收机。
[0006]进一步地，预处理过程中包括，基于接收到的每颗可见星导航电文中的星历信息和历书信息进行数据质量监测，判断星历信息是否有效；保存星历信息有效的可见星的数据质量监测结果；基于经过数据质量监测后，各星座中的星历信息有效可见星，通过对每个星座单
独计算精度因子DOP值进行精度因子监测，保存精度因子监测结果；对于星历信息有效的每颗可见星的各频点，基于码伪距观测量和载波相位观测量进行码
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载波分歧监测，保存码
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载波分歧监测结果；对于星历信息有效的每颗可见星的各频点，基于可见星每个频点的载噪功率比进行信号功率监测，保存信号功率监测结果。
[0007]进一步地，基于接收到的每颗可见星导航电文中的星历信息和历书信息进行数据质量监测中，当条件一和条件二任一满足时，判断星历信息有效；其中，条件一为：距离满足≤第一距离门限；为根据最新星历，计算当前时刻的卫星位置：为根据最新历书，计算当前时刻的卫星位置：条件二为：距离满足≤第二距离门限；为根据旧星历计算当前时刻的卫星位置：为根据新星历计算当前时刻的卫星位置。
[0008]进一步地，在码
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载波分歧监测中，对k时刻m颗卫星的第n个频点的码
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载波分歧进行滑动平均获得信号功率监测计算结果：；其中，；；和分别为k时刻m颗卫星的第n个频点的码伪距观测量和载波相位观测量；K为平滑时间常数，的初始值为。
[0009]进一步地，在信号功率监测中，对k时刻m颗卫星的第n个频点的载噪功率比进行平滑后获得信号功率监测计算结果：；之后，保存值。
[0010]进一步地，所述风险事件标识向量为4维向量；向量中每一维元素对应一种风险事件的监测状态，元素为“0”表示无对应的风险事件，“1”表示存在对应的风险事件。
[0011]进一步地，在根据所述监测结果对风险事件进行分类，生成风险事件标识向量过程中：当精度监测结果为所有星座所有星历有效的可见卫星GDOP≤20时，风险事件标识
向量为0向量，表示无风险事件；当精度监测结果为存在任一星座，其所有星历有效的可见卫星GDOP＞20时，风险事件标识向量中与星座故障事件对应的标识置“1”，表示存在星座故障的风险事件；当主用频点所有卫星的信号功率监测计算结果中超出设定阈值的卫星个数超出该频点可见卫星个数的50%时，风险事件标识向量中与主用频点干扰/欺骗事件对应的标识置“1”，表示存在主用频点干扰/欺骗事件的风险事件；当非主用频点所有卫星的信号功率监测计算结果中超出设定阈值的卫星个数超出该频点可见卫星个数的50%时，风险事件标识向量中与非主用频点干扰/欺骗事件对应的标识置“1”，表示存在非主用频点干扰/欺骗事件的风险事件；当所有可见卫星的码
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载波分歧监测计算结果超过设定阈值的卫星个数超出所有可见卫星的50%时，风险事件标识向量中与电离层异常事件对应的标识置“1”，表示存在电离层异常事件的风险事件。
[0012]进一步地，根据当前风险事件标识向量中“1”的位置和数量，对GBAS系统地面基准站当前工作模式做出对应的工作模式更新。
[0013]进一步地，当风险事件标识向量的第一维为星座故障事件标识；第二维为主用频点干扰/欺骗事件标识；第三维为非主用频点干扰/欺骗事件标识；第四维为电离层异常事件标识；并且，GBAS系统地面基准站当前工作在双频模式GAST
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F，支持CAT
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I/II/III时，结合风险事件标识向量进行工作模式更新包括以下具体的更新方式：1）当所述风险事件标识向量为[0,0,0,0]、[1,0,0,0]、[1,0,0,1]、[0,0,0,1]时，工作模式更新后，仍使用双频模式GAST
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F，支持CAT
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I/II/III；2）当所述风险事件标识向量为 [0,1,0,0]、[0,1,0,1]、[1,1,0,0]、[1,1,0,1]时，工作模式更新为：非主用频点信号，仅支持CAT
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I；3）当所述风险事件标识向量为[0,0,1,0]、[1,0,1,0]时，工作模式更新为：主用频点信号GAST
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D，支持CAT
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I/II/III；4）当所述风险事件标识向量为 [0,0,1,1]、[1,0,1,1]时，工作模式更新为：主用频点信号GAST
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C，支持CAT
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I；5）当所述风险事件标识向量为[0,1,1,0]、[1,1,1,0]、[0,1,1,1]、[1,1,1,1]时，工作模式更新为：服务不可用。
[0014]进一步地，当风险事件标识向量的第一维为星座故障事件标识；第二维为主用频点干扰/欺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，包括以下步骤：GBAS系统地面基准站对接收的信号进行预处理，保存包括数据质量监测、精度因子监测、码
‑
载波分歧监测和信号功率监测在内的监测结果；根据所述监测结果对包括星座故障事件、主用频点信号干扰/欺骗事件、非主用频点信号干扰/欺骗事件和电离层异常事件在内的风险事件进行分类，生成风险事件标识向量；结合GBAS系统地面基准站当前工作模式和当前的风险事件标识向量进行工作模式更新；将更新后的工作模式播发给GBAS系统的机载接收机。2.根据权利要求1所述的基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，预处理过程中包括，基于接收到的每颗可见星导航电文中的星历信息和历书信息进行数据质量监测，判断星历信息是否有效；保存星历信息有效的可见星的数据质量监测结果；基于经过数据质量监测后，各星座中的星历信息有效可见星，通过对每个星座单独计算精度因子DOP值进行精度因子监测，保存精度因子监测结果；对于星历信息有效的每颗可见星的各频点，基于码伪距观测量和载波相位观测量进行码
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载波分歧监测，保存码
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载波分歧监测结果；对于星历信息有效的每颗可见星的各频点，基于可见星每个频点的载噪功率比进行信号功率监测，保存信号功率监测结果。3.根据权利要求2所述的基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，基于接收到的每颗可见星导航电文中的星历信息和历书信息进行数据质量监测中，当条件一和条件二任一满足时，判断星历信息有效；其中，条件一为：距离满足≤第一距离门限；为根据最新星历，计算当前时刻的卫星位置：为根据最新历书，计算当前时刻的卫星位置：条件二为：距离满足≤第二距离门限；为根据旧星历计算当前时刻的卫星位置：为根据新星历计算当前时刻的卫星位置。4.根据权利要求2所述的基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，在码
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载波分歧监测中，对k时刻m颗卫星的第n个频点的码
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载波分歧进行滑动平均获得信号功率监测计算结果：
；其中，；；和分别为k时刻m颗卫星的第n个频点的码伪距观测量和载波相位观测量；K为平滑时间常数，的初始值为。5.根据权利要求2所述的基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，在信号功率监测中，对k时刻m颗卫星的第n个频点的载噪功率比进行平滑后获得信号功率监测计算结果：；之后，保存值；为k时刻m颗卫星的第n个频点的载噪功率比；为k
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1时刻m颗卫星的第n个频点的载噪功率比。6.根据权利要求1
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5任一项所述的基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，所述风险事件标识向量为4维向量；向量中每一维元素对应一种风险事件的监测状态，元素为“0”表示无对应的风险事件，“1”表示存在对应的风险事件。7.根据权利要求6所述的基于风险事件监测的GBAS工作模式自适应切换方法，其特征在于，在根据所述监测结果对风险事件进行分类，生成风险事件标识向量过程中：当精度监测结果为所有星座所有星历有效的可见卫星GDOP≤20时，风险事件标识向量为0向量，表示无风险事件；当精度监测结果为存在任一星座，其所有星历有效的可见卫星GDOP＞20时，风险事件标识向量中与星座故障事件对应的标识置“1”，表示存在星座故障的风险事件；当主用频点所有卫星的信号功率监测计算结果中超出设定阈值的卫星个数超出该频点可见卫星个数的50%时，风险事件标识向量中与主用频点干扰/欺骗事件对应的标识置“1”，表示存在主用频点干扰/欺骗事件的风险事件；...

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