[發明專利]一種北斗衛星導航系統定位精度門限值計算方法

有效

• 申請號: 201711408166.7
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108415047B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 胡敏;宋俊玲;高為廣;盧鋆;陳進輝;楊茗棋;徐家輝;潘升東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明提供一種北斗衛星導航系統定位精度門限值計算方法，包括以下步驟：根據星座構型參數、軌道周期，設定觀測仰角、仿真步長以及格網點參數，假設2顆中軌道衛星故障，計算星座對所有格網點水平和垂直精度因子；統計得到水平精度因子最大值，統計該點水平精度因子值的概率密度和累計分布函數；找到累計分布函數值為可用性門限值時對應的水平精度因子值，將該水平精度因子值乘以用戶等效距離誤差，得到全球水平定位精度門限值；統計得到垂直精度因子最大值，統計該點垂直精度因子值的概率密度和累計分布函數；找到累計分布函數值為可用性門限值時對應的垂直精度因子值，將該垂直精度因子值乘以用戶等效距離誤差，得到全球垂直定位精度門限值。

技術領域

本發明屬于北斗衛星導航系統定位精度計算領域，具體涉及一種北斗衛星導航系統定位精度門限值計算方法。

背景技術

北斗衛星導航系統于2012年12月，正式向亞太地區提供服務，目前正在部署全球星座，計劃于2020年左右向全球提供服務。全球定位服務一個很關鍵的指標就是定位精度，包括水平定位精度和垂直定位精度。如何向全球用戶承諾一個合理的定位精度，即定位精度門限值，是反映全球衛星導航定位水平的重要因素。目前美國的GPS和俄羅斯的GLONASS系統均已向用戶提供導航定位服務，但是都沒有公開其定位精度門限值計算方法。

目前，學者們研討全球衛星導航定位系統服務性能的文獻較多，例如《全球衛星導航系統性能標準及指標體系概述》(龔佩佩等，第四屆中國衛星導航學術年會電子文集，2013年5月，武漢)、《格洛納斯服務性能及其初步評估研究》(白羽等，第五屆中國衛星導航學術年會電子文集，2014年5月，南京)、《GPS標準定位服務性能規范評估方法研究》(宋曉麗等，第五屆中國衛星導航學術年會電子文集，2014年5月，南京)，現有文獻直接給出了GPS和GLONASS的定位精度門限，沒有給出具體的計算方法。文獻《北斗區域系統PDOP可用性狀態更新與仿真分析》(張天橋等，無線電工程，2017，47(2):52－56)分析了北斗二號區域系統的位置精度因子可用性狀態，文中可用性門限采用的是星座位置精度因子門限值，這在系統設計階段是可以接受的，但是針對北斗全球系統服務，需要在分析所有點定位精度的基礎上，重點關注定位精度最差點，將定位精度最差點滿足一定可用性門限值時的定位精度作為全球定位服務的精度門限值。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種北斗衛星導航系統定位精度門限值計算方法，能夠在找到全球定位最差點的基礎上，通過統計精度因子值的概率密度和累計分布函數，得到滿足可用性門限值時的全球定位精度門限值，可將此定位精度門限值作為向用戶公開承諾的定位精度。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種北斗衛星導航系統定位精度門限值計算方法，包括以下步驟，如圖1所示：

步驟1：假設2顆中地球軌道衛星故障，統計所有地面格網點水平精度因子和垂直精度因子；

北斗衛星導航系統空間星座部分由27顆中地球軌道、5顆地球靜止軌道以及3顆傾斜地球同步軌道組成，星座軌道周期取7天，在7天時間內中地球軌道運行13圈，觀測仰角取5°，仿真步長取60秒，格網點參數取4°×4°，假設2顆中地球軌道衛星故障，計算北斗衛星導航系統對所有地面格網點水平精度因子和垂直精度因子。27顆中地球軌道衛星中隨機假設2顆衛星故障，總共有351種情況。計算所有351種情況對應的所有地面格網點水平精度因子和垂直精度因子。

步驟2：找到水平精度最差點，統計水平精度因子值的概率密度和累計分布函數；

統計得到所有地面格網點水平精度因子的最大值，該最大值對應的格網點即水平精度最差點，計算水平精度最差點在7天內的水平精度因子值，統計水平精度因子值的概率密度和累計分布函數。圖2給出了水平精度因子的分布曲線。

步驟3：找到累計分布函數值為可用性門限值時對應的水平精度因子值，乘以用戶等效距離誤差，得到全球水平定位精度門限值：