專(zhuān)利名稱(chēng)：地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System，簡(jiǎn)稱(chēng)GNSS)的定位 原理是用戶根據(jù)接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)計(jì)算用戶接收機(jī)到達(dá)衛(wèi)星的距離 和衛(wèi)星的實(shí)時(shí)位置，當(dāng)用戶同時(shí)計(jì)算出到達(dá)四顆衛(wèi)星的距離時(shí)，就可以解算出該用戶自己 的實(shí)時(shí)三維位置。然而，用戶測(cè)得的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)的距離中實(shí)際上還包含衛(wèi)星的星歷、 星鐘、電離層和對(duì)流層延遲以及接收機(jī)熱噪聲和多徑效應(yīng)等引起的誤差，因此測(cè)得的這個(gè) 距離實(shí)際上為偽距。例如，對(duì)于全球定位系統(tǒng)(GlcAal Positioning System，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS)用 戶來(lái)說(shuō)，直接通過(guò)偽距計(jì)算的定位結(jié)果大約有12. 5米的誤差。因此，為了獲得更高精度的 定位結(jié)果，出現(xiàn)了一些輔助系統(tǒng)，如地基增強(qiáng)系統(tǒng)(GroundBased Augmentation System，簡(jiǎn) 稱(chēng)GBAS)。GBAS的基本原理是利用定位誤差空間和時(shí)間的相關(guān)性(即認(rèn)為機(jī)載用戶和地面 監(jiān)測(cè)站在100km內(nèi)的定位誤差是相同的，即公共誤差)，機(jī)載用戶可以通過(guò)接收地面站播 發(fā)的偽距差分校正值和系統(tǒng)完好性信息來(lái)提高導(dǎo)航的精度和完好性。但采用現(xiàn)有GBAS進(jìn) 行完好性監(jiān)測(cè)時(shí)通過(guò)需要根據(jù)當(dāng)前的地形、接收機(jī)的位置和衛(wèi)星的位置分別計(jì)算不同的閾 值，并且需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算非常復(fù)雜；并且計(jì)算出的閾值不能實(shí)時(shí)更新，因此 不能及時(shí)反映最新的環(huán)境變化，從而影響了定位結(jié)果的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法，用以實(shí)現(xiàn)閾值的實(shí)時(shí)更新，以 提高定位結(jié)果的精度。本發(fā)明提供一種地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法，其中包括對(duì)接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)歸一化處理，得到歸一化載噪比；對(duì)所述歸一化的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)的時(shí)間累積，得到當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和；根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和通過(guò)馬爾可夫鏈計(jì)算得到監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值的當(dāng)前 值；將所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和與所述當(dāng)前值進(jìn)行比較，若超過(guò)所述當(dāng)前值，則發(fā)
出告警{曰息ο本發(fā)明在GBAS載噪比完好性監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，采用了一種誤差偏差累積 (CUSUM)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的信噪比進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)化了計(jì)算量，并且也 實(shí)現(xiàn)了閾值的實(shí)時(shí)更新，從而提高了定位結(jié)果的精度。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)
4有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明所述地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法實(shí)施例的流程圖；圖2為圖1中步驟300的可選計(jì)算方法的流程圖；圖3為圖2中步驟310的可選計(jì)算方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為本發(fā)明所述地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法實(shí)施例的流程圖，如圖所示， 該方法包括如下步驟步驟100，對(duì)接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)歸一化處理，得到歸一化載 噪比。具體地，可以根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括對(duì)接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)歸一化處理，得到歸一化載噪比； 對(duì)所述歸一化的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)的時(shí)間累積，得到當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和； 根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和通過(guò)馬爾可夫鏈計(jì)算得到監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值的當(dāng)前值； 將所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和與所述當(dāng)前值進(jìn)行比較，若超過(guò)所述當(dāng)前值，則發(fā)出告Sfc/=自目 I 口 ；κ、。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的載噪比 進(jìn)行實(shí)時(shí)歸一化處理包括根據(jù)公式^汝/W。(0)/ /W。(0進(jìn)行所述歸一化處 理，得到所述歸一化載噪比Xi，其中1 = 1,2,…!!，??！表示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的次數(shù)，C/N。(i)表示第 i次監(jiān)測(cè)時(shí)得到的載噪比，汝^(0表示第i次監(jiān)測(cè)時(shí)得到的載噪比的均值，。(0表示第i 次監(jiān)測(cè)時(shí)得到的載噪比的方差，Xi服從Ν(0，1)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述歸一化的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)的時(shí)間累積包括根據(jù)公式& = Σ足對(duì)所述歸一化的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)的時(shí)間累積，得到當(dāng)/ = 1前時(shí)刻載噪比累積和&。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和通 過(guò)馬爾可夫鏈計(jì)算監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值的當(dāng)前值包括通過(guò)馬爾可夫鏈計(jì)算轉(zhuǎn)移概率Pn (h) =Pr(Sn>h|0^Si^h, i = 1，2，···，η-1)和 qn(h) =Pr(Sn<0|0^Si^h,i = 1，2，. . .，n_l)，其中Pn(h)表示所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比 累積和從受控狀態(tài)轉(zhuǎn)移到大于所述前時(shí)刻監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值h的狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率，qn(h)表示當(dāng) 前時(shí)刻載噪比累積和從受控狀態(tài)轉(zhuǎn)移到小于零狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率； 估計(jì)監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值h的初值；根據(jù)公式一^^A)在所述初值的條件下計(jì)算受控狀態(tài)下的平均運(yùn)行時(shí)間I-P0 ⑷OO/-1ARL。，其中ARLQ表示受控狀態(tài)下的平均運(yùn)行時(shí)間，= 幻HO —巧(幻―力(匆)}'=I7=1,% (h) = J {i(Pi (h) + qt (h))f[ (1 - Pj (h) - q] (h))}'=1M；將所述受控狀態(tài)下的平均運(yùn)行時(shí)間ARLtl與誤警概率α f的倒數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)滿足不等式ARLo-af時(shí)，則將所述初值作為所述當(dāng)前值；當(dāng)不滿足所述不等式時(shí)，則增加所述初值，并根據(jù)所述公式一在增加后的初值條件下 計(jì)算所述受控狀態(tài)下的平均運(yùn)行時(shí)間ARLtl，直到滿足所述不等式時(shí)，將能夠滿足該不等式 的初值作為所述當(dāng)前值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)馬爾可夫鏈計(jì)算轉(zhuǎn)移概率包括 將所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和離散化為如下三種狀態(tài)狀態(tài) O S。(d) = O狀態(tài) i Si(Cl) e [(i-1) Δ, Δ] = 1,2,... ,M狀態(tài) M+1 SM+1 > h其中M表示離散化間距，Δ =h/M；根據(jù)如下公式計(jì)算馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣Pr ^Ka < Sfl <b\c<Sn^ <d)_ [Fib-c) + 4F(b — m) + Fjb -/)] — [F(a-c) + 4F(a一m) + F(a一/)]6其中F( ·)表示Xn的分布函數(shù)，m表示[c，f]的區(qū)間中間點(diǎn)； 根據(jù)馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣ft"計(jì)算得到所述馬爾可夫鏈計(jì)算轉(zhuǎn)移概率Pn(h)和 qn (h)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述若超過(guò)所述監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值的當(dāng)前值 則發(fā)出告警信息包括若民則發(fā)出告警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種地基增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)方法，其中包括對(duì)接收到的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)歸一化處理，得到歸一化載噪比；對(duì)所述歸一化的載噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)的時(shí)間累積，得到當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和；根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和通過(guò)馬爾可夫鏈計(jì)算得到監(jiān)測(cè)門(mén)限閾值的當(dāng)前值；將所述當(dāng)前時(shí)刻載噪比累積和與所述當(dāng)前值進(jìn)行比較，若超過(guò)所述當(dāng)前值，則發(fā)出告警信息。本發(fā)明在GBAS載噪比完好性監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，采用了一種誤差偏差累積的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的信噪比進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)化了計(jì)算量，并且也實(shí)現(xiàn)了閾值的實(shí)時(shí)更新，從而提高了定位結(jié)果的精度。
文檔編號(hào)G01S19/20GK102073054SQ20101052740
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉霞, 張軍, 朱衍波, 陳海龍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)