局域机场监测方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种局域机场监测方法、装置及系统，其方法包括：接收每个接收机发送的卫星数据，计算每个接收机对应的伪距校正值；任选一个接收机为伪机载用户，计算伪机载用户的伪距校正值定位误差；计算伪机载用户的监视系统定位误差，并根据监视系统定位误差和广域增强系统信息播发误差，计算得到伪机载用户的地面监测保护级；将伪机载用户的所有可见卫星组合的地面监测保护级与机载用户预设的告警限值进行比较，根据比较结果输出最佳卫星组合。本发明专利技术通过在地面的监测端对机载用户进行伪距校正值的误差和监视系统的误差的计算，通过对地面监测保护级的检测完成了对机载用户最佳可见卫星组合的选取，减小了机载用户的计算负担，提高了实时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例卫星导航
，尤其涉及一种局域机场监测方法、装 置及系统。
技术介绍
当卫星导航系统应用在民用航空方面时，通常必须满足精度、完好性、 连续性和可用性四个性能指标。其中，精度是指在任何时间导航系统的测量 位置与真实位置的差值；完好性是指当系统无法提，导航服务时，它能够及时发出警告或关闭的能力；连续性是指系统在整个飞行过程中提供服务能力； 可用性是指当用户需要时，系统可能用于导航的能力。但是由于目前的卫星 导航系统通常会受到可用性卫星数目、大气、电离层、雷云等因素的影响， 以及受到飞机的动态行为影响，无论是美国的全球定位系统(Globle Positioninng System;以下筒称GPS ),还是俄罗斯的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System;以下简称GLONASS ),都无法全面满足以上几 个方面的导航性能要求。因此，为了提高卫星导航系统的完整性、精度、可 用性和连续服务性，卫星导航增强系统4更形成了，它通过一些地面和卫星设 施，在选择使用差分技术和伪卫星技术等技术的基础上，可以提高卫星导航 系统的性能。目前的卫星导航增强系统可以划分为三种地基增强系统、星基增强系 统和空基增强系统，其中，地基增强系统的代表是美国的局域增强系统(Local Area Augmentation System;以下筒称LAAS)。 LAAS 4吏用的差分技术是基 于产生一个本地基准站和用户站之间所有预计的共同性误差的修正值，所以， LAAS只能在约20海里的"本地"范围内发播导航修正信息，其服务空间只 包括在本区域内的机场。此外，由于受到电离层风暴的影响，LAAS的完好性得不到保证，使得LAAS的认证变得非常困难。星基增强系统的代表是美国的广域增强系统(Wide Area Augmentation System;以下简称WAAS)和欧盟的欧洲全球导航重迭系统(European Geostationary Navigation Overlay Service;以下筒称EGNOS )系统。这两个系 统都是通过同步轨道卫星(Geostationary Orbit;以下简称GEO )播发校正信 息给用户，但由于没有进行局部的监测，使得其完好性也不能达到民航精密 进近的性能需求。空基增强系统的代表是接收机自主式完好性监测系统(Receiver Autonomous Integrity Monitoring;以下简称RAIM)。虽然RAIM是目前一种 筒便有效的完好性监测方法，但是RAIM方法还是存在可用性的问题。所谓 RAIM可用性就是在某些时空点，无法进行RAIM监测或者RAIM的监测结 果不能保证同时满足虚警率和漏检率要求。导致RAIM可用性问题的因素主 要有两种 一是观测卫星数目不足，RAIM需要同时至少5颗卫星才可以进 行冗余信息一致性检验来检测故障，至少6颗卫星才可以进行故障识别操作。 也就是在一些时空点会出现卫星数目不足导致RAIM监测不能进行的情况， 也有称此情况为RAIM空洞。二是几何分布因素。在某些时空点虽然卫星数 目满足了 RAIM的基本要求，但是卫星的几何布局可能导致在进行完好性监 测时，对出现在某些卫星上的故障无法检测到，结果无法保证漏检率的要求。 因此，总体来说，RAIM方法还是不适合用来进行完好性监测。为使卫星导航的LAAS系统达到I类精密进近的性能，美国联邦航空局 (Federal Aviation Administration;以下简称FAA)将其与WAAS系统联合 后，又提出了 一种局域机场监测系统(Local Airport Monitor;以下筒称LAM)， 其在提高卫星导航的定位精度以及各个性能的同时，消除电离层风暴对系统 的影响。但是，现有技术中的LAM系统的大部分完好性算法都需要机载用 户自身完成，加重了用户负担，降低了实时性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种局域机场监测方法、装置及系统，用以解决现有技术中的LAM系统的大部分完好性算法都需要机栽用户自身完成，加重了 用户负担、降低了实用性的缺陷，提高局域机场监测方法及系统的性能。 本专利技术实施例提供一种局域机场监测方法，包括获取每个接收机本身的接收机信息以及接收机从导航卫星接收的卫星数 据，利用广域增强系统播发的增强信息、载波相位观测值和对流层误差模型 对所述卫星数据中的伪距信息进行校正，得到每个接收机对应的每颗卫星的 伪距校正值，所述接收机信息包括接收机对应的可见卫星的卫星仰角值、接 收机与其可见卫星之间的真实距离以及每个接收机的可见卫星数目；任选一个接收机为伪机载用户，根据所述伪机载用户的所述接收机信息 和机载用户预设的连续性需求值，利用伪距域到定位域的转换矩阵计算得到 所述伪机载用户的伪距校正值定位误差，并从所述伪距校正值定位误差中提 取出所述伪机栽用户的广域增强系统信息播发定位误差；根据所述伪机载用户的所述接收机信息和系统预设的完好性风险值，利 用所述伪距域到定位域的转换矩阵计算得到所述伪机载用户的监视系统定位 误差，并将所述监视系统定位误差和所述广域增强系统信息播发误差之和进 行理想包络值的计算，得到所述伪机载用户的地面监测保护级，所述监视系 统定位误差包括由机载用户的热噪声和机身多径引起的定位误差、由监测中 心上空的电离层引起的定位误差和监测中心上空的对流层引起的定位误差；将所述伪机载用户的所有可见卫星组合的地面监测保护级依次与机载用 户预设的告警限值进行比较，若所述可见卫星组合的地面监测保护级小于所 述告警限值，则将包含卫星数目最多的可见卫星组合和该可见卫星组合中每 颗可见卫星的伪距校正值发送给所述机载用户。本专利技术实施例提供一种局域机场监测装置，包括第一计算模块，用于获取每个接收机本身的接收机信息以及接收机从导航卫星接收的卫星数据，利用广域增强系统播发的增强信息、载波相位观测 值和对流层误差模型对所述卫星数据中的伪距信息进行校正，得到每个接收 机对应的每颗卫星的伪距校正值，所述接收机信息包括接收机对应的可见卫 星的卫星仰角值、接收机与其可见卫星之间的真实距离以及每个接收机的可见卫星数目；第二计算模块，与所述第一计算模块连接，用于任选一个接收机为伪机 载用户，根据所述伪机载用户的所述接收机信息和机载用户预设的连续性需 求值，利用伪距域到定位域的转换矩阵计算得到所述伪机载用户的伪距校正 值定位误差，并从所述伪距校正值定位误差中提取出所述伪机载用户的广域 增强系统信息播发定位误差；第三计算模块，与所述第二计算模块连接，用于根据所述伪机载用户的 所述接收机信息和系统预设的完好性风险值，利用所述伪距域到定位域的转 换矩阵计算得到所述伪机载用户的监视系统定位误差，并将所述监视系统定 位误差和所述广域增强系统信息播发误差之和进行理想包络值的计算，得到 所述伪机载用户的地面监测保护级，所述监视系统定位误差包括由机载用户 的热噪声和机身多径引起的定位误差、由监测中心上空的电离层引起的定位误差和监测中心上空的对流层引起的定位误差；判决模块，与所述第一计算模块连接，用于将所述伪机载用户的所有可 见卫星组合的地面监测保护级依次与机载用户预设的告警限值进行比较，若 所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局域机场监测方法，其特征在于，包括：　获取每个接收机本身的接收机信息以及接收机从导航卫星接收的卫星数据，利用广域增强系统播发的增强信息、载波相位观测值和对流层误差模型对所述卫星数据中的伪距信息进行校正，得到每个接收机对应的每颗卫星 的伪距校正值，所述接收机信息包括接收机对应的可见卫星的卫星仰角值、接收机与其可见卫星之间的真实距离以及每个接收机的可见卫星数目；　任选一个接收机为伪机载用户，根据所述伪机载用户的所述接收机信息和机载用户预设的连续性需求值，利用伪距域到 定位域的转换矩阵计算得到所述伪机载用户的伪距校正值定位误差，并从所述伪距校正值定位误差中提取出所述伪机载用户的广域增强系统信息播发定位误差；　根据所述伪机载用户的所述接收机信息和系统预设的完好性风险值，利用所述伪距域到定位域的转换矩阵 计算得到所述伪机载用户的监视系统定位误差，并将所述监视系统定位误差和所述广域增强系统信息播发误差之和进行理想包络值的计算，得到所述伪机载用户的地面监测保护级，所述监视系统定位误差包括由机载用户的热噪声和机身多径引起的定位误差、由监测中心上空的电离层引起的定位误差和监测中心上空的对流层引起的定位误差；　将所述伪机载用户的所有可见卫星组合的地面监测保护级依次与机载用户预设的告警限值进行比较，若所述可见卫星组合的地面监测保护级小于所述告警限值，则将包含卫星数目最多的可见卫星组 合和该可见卫星组合中每颗可见卫星的伪距校正值发送给所述机载用户。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，朱衍波，王志鹏，薛瑞，李锐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]