多星座ＳＢＡＳ系统时差改正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多星座ＳＢＡＳ系统时差改正方法，该方法包括：步骤一：确定基准时间系统，根据卫星导航系统数确定ＳＢＡＳ所需计算的系统时差的数目；步骤二：计算不同卫星导航系统与基准系统间的系统时差；步骤三：建立多星座ＳＢＡＳ系统时差模型并确定播发参数；步骤四：计算系统时差的完好性信息。本发明专利技术能够解决多星座ＳＢＡＳ的系统时差解算问题，并给出系统时差的播发参数以及系统时差完好性信息的计算方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航领域，是基于多星座星基增强系统(SBAS)的系统时差改正方法。
技术介绍
SBAS是一种利用GEO作为通信链路提供GNSS差分改正数据与完好性信息的广域差分系统，其目标是满足民航从航路飞行阶段到垂向引导精密进近阶段的导航系统需求。现有的SBAS包括美国的WAAS、欧洲的EGNOS、中国的SNAS、日本的MSAS以及印度的GAGAN。 现有的SBAS为独立的区域系统，仅能够为自身的导航系统提供差分改正数据与完好性信息。然而，随着GPS现代化的不断发展、Galileo系统与我国北斗系统的日趋成熟，多星座卫星导航系统将成为卫星导航技术的主流方向。因此，在星基增强
，多星座星基增强技术将成为未来研究的主要课题。 多星座星基增强技术会带来显著的益处，例如，由于可修正卫星数目的增加，可用星的几何分布得到改善，使得GDOP值相应地减小，进一步提高各类用户的定位精度并降低完好性保护门限；同时，导航系统的增多使得卫星数目成倍增加，因此，电离层延迟网格校正所需的有效样本数目成倍增加，校正精度提高，使得完好性监测更加准确，从而提高系统服务的连续性与可用性。 然而，在多星座SBAS中，系统时差将作为未知项存在于测量伪距中，由它带来的用户等效距离误差是十分巨大的。因此，解算系统时差成为多星座SBAS所需解决的关键问题。在完成系统时差解算后，系统需要建立准确的系统时差模型以使用户能够修正伪距中的系统时差，从而使得系统时差模型的准确建立成为多星座星基增强技术的又一关键问题。与此同时，SBAS还应广播系统时差改正数对应的误差信息，并使得此误差改正信息满足完好性需求。 目前，关于多星座星基增强技术的研究尚处于起步阶段，国际上关于多星座SBAS的研究文献较少，且多数研究着眼于该技术对系统性能的提高，而尚未提及系统时差的改正问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种多星座SBAS系统时差改正方法，该方法能够解决多星座SBAS的系统时差解算问题，并给出系统时差的播发方式以及与系统时差对应的完好性信息的计算方法。 本专利技术提供的多星座SBAS系统时差改正方法包括以下步骤 步骤一确定基准时间系统，根据卫星导航系统数确定SBAS所需计算的系统时差的数目；所述系统时差的数目当基准时间系统与某卫星导航系统的时间系统相同时为卫星导航系统数目减一，当基准时间系统不与任一卫星导航系统的时间系统相同时为卫星导航系统数目； 步骤二计算不同卫星导航系统与基准时间系统间的系统时差； (a)计算SBAS监测站接收机钟差Δtref，k； 其中，c表示光速，K表示基准站k与时钟同步站r共视的卫星数目，且K≥1，Δtr为时钟同步站的接收机钟差， 为基准站k与时钟同步站r的所有共视卫星的测量值； (b)利用监测站数据计算修正卫星的广播星历误差； 其中ΔRsv为卫星星历误差， 为卫星广播星历误差估计值； (c)计算导航系统与基准系统间的系统时差Δtsystem； 其中N表示时钟同步站的数目，M表示时钟同步站观测到的某卫星导航系统的修正卫星的数目， 步骤三建立多星座SBAS系统时差模型并确定播发参数； 步骤四计算系统时差的完好性信息。 步骤a计算观测时刻系统时差的拟合误差esysTr(t)， 式中Δtmeasuresystem为t时刻的系统时差， 为系统时差的拟合值； 步骤b计算更新间隔内的误差序列； 步骤c计算误差序列的统计限值， 式中，κ(Pr)表示99.9％置信概率对应的分位数； 步骤d计算更新时刻系统时差的绝对误差 步骤e计算系统时差校正误差STCE， 式中，1≤r≤N。 本专利技术提供的多星座SBAS系统时差改正方法对多星座SBAS系统时差进行精确计算，减少了用户等效距离误差，提高了多星座SBAS系统的定位精度；同时本专利技术的改正方法提供了一种系统时差的完好性信息的计算方法，该方法消除了各时间系统与接收机时间系统的时差影响，为用户提供精确的导航定位完好性信息。 附图说明 图1表示本专利技术提供的多星座SBAS时差改正方法流程图； 图2表示本专利技术中系统时差的计算流程图； 图3表示本专利技术中系统时差的完好性信息计算流程图； 图4表示实施例得到的GPS与基准时间系统间的系统时差的估计值与真实值曲线； 图5表示实施例得到的GPS与基准时间系统间的系统时差的估计误差曲线； 图6表示实施例得到的Galileo系统与基准时间系统间的系统时差的估计值与真实值曲线； 图7表示实施例得到的Galileo系统与基准时间系统间的系统时差的估计误差曲线； 图8表示实施例得到的GPS与基准时间系统间系统时差校正误差与拟合误差曲线； 图9表示实施例得到的Galileo系统与基准时间系统间系统时差校正误差与拟合误差曲线。 具体实施例方式 下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 本专利技术是一种基于多星座SBAS的系统时差改正方法，它能够为用户提供不同卫星导航系统与基准时间系统间的系统时差以及与系统时差对应的完好性信息。所述方法的流程如图1所示，具体包括如下步骤 步骤一确定基准时间系统，根据卫星导航系统数确定SBAS所需计算的系统时差的数目。 假设多星座SBAS中的卫星导航系统数目为m，基准时间系统由SBAS根据中心站的时间系统确定。SBAS所需计算的系统时差为不同的卫星导航系统与基准时间系统间的时差，所需计算的系统时差数分以下两种情况分析 情况一基准时间系统与某卫星导航系统的时间系统相同 由于基准时间系统只可能与某一卫星导航系统的时间系统相同，因此，所需计算的系统时差个数为排除与基准时间系统相同的卫星导航系统后，其它卫星导航系统的总数，即m-1。 情况二基准时间系统不与任何卫星导航系统的时间系统相同 当基准时间系统不与任何卫星导航系统的时间系统相同时，SBAS需要计算当前所有卫星导航系统与基准时间系统间的时差。因此，所需计算的系统时差个数为m。 步骤二计算不同卫星导航系统与基准时间系统间的系统时差 该步骤的流程如图2所示， (1)计算SBAS基准站接收机钟差Δtref，k 星基增强系统基准站接收机测量的卫星观测伪距值ρrefsv可由下式表示 式(1)中，c表示光速，Rrefsv表示卫星至基准站的几何距离，Δtref表示基准站接收机时钟相对于基准时间系统的时间偏差，dnoise表示接收机热噪声引起的误差，dmultipath表示多径偏差，diono表示电离层延迟，dtropo表示对流层延迟，Δtsv表示卫星广播时钟误差，Δtsystem表示卫星导航系统与基准时间系统间的系统时差，当满足步骤一中的情况一时，Δtsystem＝0。 基准站观测伪距数据经过预处理能够减弱接收机热噪声及多径的影响，同时能够消除电离层与对流层延迟，可得式(2) (2) 式(2)中，(xs，ys，zs)表示卫星广播星历位置，(xref，yref，zref)表示基准站位置，ΔRsv＝(Δxs，Δys，Δzs)表示卫星广播星历误差，lrefsv表示基准站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多星座ＳＢＡＳ系统时差改正方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：确定基准时间系统，根据卫星导航系统数确定ＳＢＡＳ所需计算的系统时差的数目；所述系统时差的数目当基准时间系统与某卫星导航系统的时间系统相同时为卫星导航系统数目减一，当基准时间系统不与任一卫星导航系统的时间系统相同时为卫星导航系统数目；步骤二：计算不同卫星导航系统与基准系统间的系统时差；（ａ）计算ＳＢＡＳ监测站接收机钟差Δｔ↓［ｒｅｆ，ｋ］；Δｔ↓［ｒｅｆ，ｋ］＝１／ｃＫ＊▽Δρ↓［ｒｅｆ，ｋ］↑［ｓｖ］＋Δｔ↓［ｒ］，其中，ｃ表示光速，Ｋ表示基准站ｋ与时钟同步站ｒ共视的卫星数目，且Ｋ≥１，Δｔ↓［ｒ］为时钟同步站的接收机钟差，▽Δρ↓［ｒｅｆ，ｋ］↑［ｓｖ］为基准站ｋ与时钟同步站ｒ的所有共视卫星的测量值；（ｂ）计算卫星广播星历误差；假设由单差方程解算出来的卫星广播星历误差估计值为Δ＊↑［ｓｖ］＝（Δ＊↑［ｓ］，Δ＊↑［ｓ］，Δ＊↑［ｓ］），则卫星广播星历的校正误差δＲ↑［ｓｖ］为：δＲ↑［ｓｖ］＝ΔＲ↑［ｓｖ］－Δ＊↑［ｓｖ］，其中ΔＲ↑［ｓｖ］为卫星星历误差；（ｃ）计算导航系统与基准时间系统间的系统时差Δｔ↑［ｓｙｓｔｅｍ］；Δｔ↑［ｓｙｓｔｅｍ］＝１／ｃＮ＊（１／Ｍ＊Δρ↓［ｋ］），其中Ｎ表示时钟同步站的数目，Ｍ表示时钟同步站观测到的某卫星导航系统的修正卫星的数目，Δρ↓［ｋ］＝Δ＊↓［ｒｅｆ］↑［ｓｖ］－Δｔ↓［ｒｅｆ］；步骤三：建立多星座ＳＢＡＳ系统时差模型并确定播发参数的数目；步骤四：计算系统时差的完好性信息；步骤ａ：计算观测时刻系统时差的拟合误差ｅ↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］（ｔ），ｅ↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］（ｔ）＝ｃΔｔ↓［ｍｅａｓｕｒｅ］↑［ｓｙｓｔｅｍ］－ｃΔ＊↓［ｅｓｔ］↑［ｓｙｓｔｅｍ］，式中Δｔ↓［ｍｅａｓｕｒｅ］↑［ｓｙｓｔｅｍ］为各时钟同步站ｔ时刻系统时差的估计值，Δ＊↓［ｅｓｔ］↑［ｓｙｓｔｅｍ］为系统时差的拟合值；步骤ｂ：计算更新间隔内的误差序列；所述的误差序列是指在更新间隔τ内，根据时钟同步站ｒ的数据计算出的Ｓ＝τ／ｔ↓［ｒｅｆｒｅｓｈ］个ｅ↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］（ｔ）；步骤ｃ：计算误差序列的统计限值，Ｅ↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］＝｜＊↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］｜＋κ（Ｐｒ）.σ↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］式中，＊↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］＝１／Ｓ＊ｅ↓［ｓｙｓＴ］↑［ｒ］（ｔ↓［ｉ］），＊＊＊，κ（Ｐｒ）表示９９．９％置信概率对应的分位...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，马小辉，杨婷，黄智刚，张军，朱衍波，
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]