[發明專利]多測站廣播星歷確定用戶測距精度上界值的方法

有效

• 申請號: 201510966601.2
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105467406B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 王海濤;蔣虎;歐吉坤;袁運斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院測量與地球物理研究所
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司42215
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及衛星導航系統性能監測與評估，更具體涉及合成GPS廣播星歷時，確定用戶測距精度(User Range Accuracy-URA)參數統一表達形式以及上界值的方法，該方法適用于GPS衛星導航系統完好性監測與評估的廣播星歷合成。

背景技術

精度、完好性、連續性與可用性是衛星導航系統四個重要性能指標，其中完好性對民航等涉及生命安全的應用領域至關重要，其性能監測與評估備受關注。而GPS空間信號(Signal in Space–SIS)完好性的監測與評估是GPS系統完好性保障中的重要組成部分，它和廣播星歷中的用戶測距精度(URA)指標以及衛星健康標記密切相關：GPS現代化之前，當衛星健康標記為0時，用戶測距誤差(User Range Error-URE)超過4.42×URA_UB(URA上界值)，但未及時報警的概率小于10^-5/h(稱之為完好性風險)；GPS現代化以后，當完好性狀態標記(Integrity Status Flag-ISF)為0時，完好性風險與現代化前的相同，當完好性標記(ISF)為1(即為“增強”模式)時，用戶測距誤差(URE)超過5.73倍的用戶測距精度上界值(URA Upper Bound value–URA_UB)，但未及時報警的概率小于10^-8/h。由此可見，用戶測距精度上界值(URA_UB)在衛星導航系統的完好性保障、完好性監測與評估中具有關鍵作用。

然而，現在合成的廣播星歷中還沒有一種統一的用戶測距精度上界值可用于GPS空間信號完好性監測與評估。廣播電文中的用戶測距精度是四位二進制數表示的指數形式(URAIndex–URA_IX)，除此外，還有用戶測距精度上界值(URA_UB)，用戶測距精度下界(URALowerBound value-URA_LB)、用戶測距精度名義值(URA Normal Value-URA_NV)兩種形式。四種表示形式對應的值如下表所示(GPS Navstar Joint Program Office,Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces,IS-GPS-200,Revision H,GPS NavstarJoint Program Office,El Segundo,CA,Sep.7,2013)：

表2用戶測距精度的四種不同表示形式

表2中，當用戶測距精度指數等于15時，表示無可用的預測準確度，用戶使用該衛星定位時，風險自擔。

各接收機廠家采用的處理方式不同，導致其輸出的URA值含義不盡相同，例如國際GNSS服務組織(IGS)有些測站獲取的廣播星歷中的用戶測距精度采用名義值形式，如測站dgar的接收機(類型：ASHTECH UZ-12)、測站dgav的接收機(類型：JAVAD TRE_G3TH)，而有些采用指數形式，如測站nist的接收機(類型：NOV OEM4-G2)、測站mat1的接收機(類型：TRIMBLE 4000SSI)，此外還有些接收機采用下界值、上界值作為用戶測距精度的表示形式。而國際GNSS服務組織(IGS)提供的合成廣播星歷(brdc)中的用戶測距精度(URA)參數表達形式也不統一，比如2015年9月17日(年積日260天)至2015年10月16日(年積日289天)間，國際GNSS服務組織(IGS)提供的GPS合成廣播星歷(brdc)中的用戶測距精度值主要是{0,2,2.8,2.9,4,5.7,8,4096}中的元素，比如2015年9月20日(年積日263天)的用戶測距精度值有：0,2,2.8,2.9,4,5.7，由這些值很難判斷是哪種用戶測距精度的表達形式，2015年9月16日(年積日262天)中的用戶測距精度值甚至有負值，即使衛星健康標記為不健康，這也是不合理的。由此可見，國際GNSS服務組織(IGS)提供的GPS合成廣播星歷是不能用于該系統的完好性監測與評估的。

此外，GPS衛星可能受到周圍環境、星上載荷工作狀態影響，導致播發的數據與所注入數據不同，即使GPS運行控制系統的地面監測站能夠監測到異常，一般需要45分鐘，甚至更長的時間作出反應。因此地面運控端的注入星歷也不能作為GPS系統完好性評估的基礎數據。