基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置，包括：获取第一卫星子集；根据包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级和包络非标称对流层误差的垂直保护级确定第二卫星子集中卫星的个数；根据第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，将后N‑M颗卫星放入第三卫星子集；根据第二卫星子集和第三卫星子集获取目标卫星子集，目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。本发明专利技术提供的基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置，通过确定GBAS中一定的卫星数目，降低了GBAS中的非标称对流层误差，从而提高了定位精度。

Multi constellation GBAS star selecting method and device based on non nominal tropospheric error

The present invention provides a method and device based on non star selection, multi constellation GBAS nominal troposphere error includes: acquiring the first satellite subset; according to the vertical level and envelope protection envelope domain positioning error troposphere under nominal non vertical protection level nominal troposphere error determine the number second satellite satellite subset; according to the first satellite subset each satellite non nominal troposphere error to sort the first satellite subset of the satellite, will be the first M satellite in second satellite subset, N M will satellite satellite into third subsets; according to the second and third satellite satellite subset target satellite subset subset, the target satellite subset for vertical protection level VPL largest satellite subset. Star selection method and device provided by the invention of nominal troposphere error based on non multi constellation GBAS, by determining the number of satellites in a certain GBAS, GBAS decreased in the non nominal error to improve the positioning accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置
本专利技术涉及卫星导航技术，尤其涉及一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置。
技术介绍
全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，简称：GNSS)通过卫星系统为用户提供高精度的导航服务。随着民用航空使用GNSS的精密导航进入快速发展和应用阶段，民用航空对于导航精度和完好性等性能的要求的逐渐提高，GNSS除了包括核心导航卫星星座之外，还包括卫星导航增强系统。其中，卫星导航增强系统是为提升民航运行的完好性，满足民航应用安全需求而产生的卫星导航增强技术的具体实现。地基增强系统(Ground-BasedAugmentationSystems，简称：GBAS)是卫星导航增强系统的一种，GBAS通过导航星座内的卫星实现导航定位，GBAS对GNSS进行差分校正和完好性监测，以提供安装机场周边大约23海里半径范围内的导航和精密进近服务。现有技术中，由于单频单星座GBAS会产生的差分残余电离层误差，实际应用中多使用多频多星座GBAS进行导航定位，即，使用多个星座中不同频率上的多个卫星共同实现导航定位，使得GBAS导航定位时卫星的数目增多，改善了GBAS的星座结构，提高了GBAS的性能。采用现有技术，当多频多星座GBAS内卫星达到一定数目后，GBAS性能不会继续改善，反而会引入更大的非标称对流层误差，降低了定位精度。
技术实现思路
本专利技术提供基于非标称对流层误差的多星座地基增强系统(Ground-BasedAugmentationSystems，简称：GBAS)选星方法和装置，通过确定GBAS中一定的卫星数目，降低了GBAS中的非标称对流层误差，从而提高了定位精度。本专利技术提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法，包括：获取第一卫星子集，所述第一卫星子集包括所述GBAS可见的N颗卫星，所述N为大于1的整数；根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，所述第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，所述第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，所述M为大于等于1的整数，且所述M小于等于所述N；根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集；根据所述第二卫星子集和所述第三卫星子集获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M-1个卫星与所述第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与所述第三卫星子集中的卫星相同，所述目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。在本专利技术一实施例中，所述根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集，包括：获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。在本专利技术一实施例中，所述获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集，包括：获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差μi，其中，μi＝TCnon-trop＝TCa-TCg，TCa为机载端的对流层延迟，TCg为地面站的对流层延迟；获取所述μi的估计值其中获取所述μi的膨胀Sigma值σnon-nom-trop，其中Kffmd是无故障漏检倍数，N为所述第一子集中卫星数目，θ为卫星的高度角；根据所述σnon-nom-trop对所述第一卫星子集中的卫星由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。在本专利技术一实施例中，所述根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，包括：获取所述第一卫星子集的VPL记为VPLnon-total；去掉所述第一卫星子集中k颗卫星后，所述k为大于零的整数，且所述k小于所述N，再次获取所述第一卫星子集的VPL记为VPLnon，并获取所述第一卫星子集去掉的k颗卫星的VPL增量ΔVPLk，ΔVPLk＝VPLnon,k-VPLnon-total，其中，I为参与获取所述VPL的卫星数目，Kffmd是无故障漏检倍数，Sv，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，σi是第i颗卫星的误差源标准差；确定使所述ΔVPLk最小时k的取值；改变所述第一卫星子集中卫星数目，从k颗开始增加j颗卫星，并获取增加j颗卫星之后的所述第一参数的降幅与所述第二参数的增幅，所述第一参数的降幅表示为ΔVPLnon,j＝VPLnon-before,j-VPLnon-after,j，所述第二参数的增幅表示为ΔVPLbias,j，ΔVPLbias,j＝VPLbias-before,j-VPLbias-after,j，其中，具体地，I为参与获取所述VPL的卫星数目，Sv，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，μi是第i颗卫星的包络非标称对流层误差，j为增加的卫星数目，所述j为整数，且j＝1…(N-k)，N为所述第一子集中卫星数目。VPLnon-before,j和VPLbias-before,j为增加k颗卫星之前的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅，VPLnon-after,j和VPLbias-after,j为增加k颗卫星之后的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅；确定所述第一参数降幅和所述第二参数增幅之差最小时，所述第二卫星子集中卫星的个数M，其中，M＝k+j。在本专利技术一实施例中，所述获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包括M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星，包括：获取所述第二卫星子集初始的VPL值记为VPLideal1-original，选取所述第三卫星子集中的第m颗卫星，从第二卫星子集中的最后一颗卫星开始，依次替换第二卫星子集中的第n颗卫星，其中n＝1…M，并获取替换之后的VPL，记为VPLideal1,m,n；获取替换前后的VPL变化值ΔVPLchanged,m,n，并找出使得所述ΔVPLchanged,m,n最大时的卫星，进而将该卫星与所述第三卫星子集中的第m颗卫星交换位置；若M个ΔVPLchanged,m,n都为负值，则不交换位置，其中，ΔVPLchanged,m,n＝VPLideal1-original-VPLideal1,m,n；将所述VPL最大时的M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星组成所述目标卫星子集，所述目标卫星子集为包括M个卫星时垂直保护级VPL最大的卫星子集。本专利技术提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星装置，包括：获取模块，所述获取模块用于获取第一卫星子集，所述第一卫星子集包括所述GBAS可见的N颗卫星，所述N为大于1的整数；处理模块，所述处理模块用于根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，所述第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，所述第二参数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法，其特征在于，包括：获取第一卫星子集，所述第一卫星子集包括所述GBAS可见的N颗卫星，所述N为大于1的整数；根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，所述第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，所述第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，所述M为大于等于1的整数，且所述M小于等于所述N；根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N‑M颗卫星放入第三卫星子集；根据所述第二卫星子集和所述第三卫星子集获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M‑1个卫星与所述第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与所述第三卫星子集中的卫星相同，所述目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。

【技术特征摘要】
1.一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法，其特征在于，包括：获取第一卫星子集，所述第一卫星子集包括所述GBAS可见的N颗卫星，所述N为大于1的整数；根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，所述第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，所述第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，所述M为大于等于1的整数，且所述M小于等于所述N；根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集；根据所述第二卫星子集和所述第三卫星子集获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M-1个卫星与所述第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与所述第三卫星子集中的卫星相同，所述目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集，包括：获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集，包括：获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差μi，其中，μi＝TCnon-trop＝TCa-TCg，TCa为机载端的对流层延迟，TCg为地面站的对流层延迟；获取所述μi的估计值其中获取所述μi的膨胀Sigma值σnon-nom-trop，其中Kffmd是无故障漏检倍数，N为所述第一子集中卫星数目，θ为卫星的高度角；根据所述σnon-nom-trop对所述第一卫星子集中的卫星由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，包括：获取所述第一卫星子集的VPL记为VPLnon-total；去掉所述第一卫星子集中k颗卫星后，所述k为大于零的整数，且所述k小于所述N，再次获取所述第一卫星子集的VPL记为VPLnon，并获取所述第一卫星子集去掉的k颗卫星的VPL增量ΔVPLk，ΔVPLk＝VPLnon,k-VPLnon-total，其中，I为参与获取所述VPL的卫星数目，Kffmd是无故障漏检倍数，Sv，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，σi是第i颗卫星的误差源标准差；确定使所述ΔVPLk最小时k的取值；改变所述第一卫星子集中卫星数目，从k颗开始增加j颗卫星，并获取增加j颗卫星之后的所述第一参数的降幅与所述第二参数的增幅，所述第一参数的降幅表示为ΔVPLnon,j＝VPLnon-before,j-VPLnon-after,j，所述第二参数的增幅表示为ΔVPLbias,j，ΔVPLbias,j＝VPLbias-before,j-VPLbias-after,j，其中，具体地，I为参与获取所述VPL的卫星数目，Sv，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，μi是第i颗卫星的包络非标称对流层误差，j为增加的卫星数目，所述j为整数，且j＝1…(N-k)，N为所述第一子集中卫星数目。VPLnon-before,j和VPLbias-before,j为增加k颗卫星之前的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅，VPLnon-after,j和VPLbias-after,j为增加k颗卫星之后的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅；确定所述第一参数降幅和所述第二参数增幅之差最小时，所述第二卫星子集中卫星的个数M，其中，M＝k+j。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包括M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星，包括：获取所述第二卫星子集初始的VPL值记为VPLideal1-original，选取所述第三卫星子集中的第m颗卫星，从第二卫星子集中的最后一颗卫星开始，依次替换第二卫星子集中的第n颗卫星，其中n＝1…M，并获取替换之后的VPL，记为VPLideal1,m,n；获取替换前后的VPL变化值ΔVPLchanged,m,n，并找出使得所述ΔVPLchanged,m,n最大时的卫星，进而将该卫星与所述第三卫星子集中的第m颗卫星交换位置；若M个ΔVPLchanged,m,n都为负值，则不交换位置，其中，ΔVPLchanged,m,n＝VPLideal1-original-VPLidea...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志鹏，朱衍波，辛蒲敏，郑磊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11