[發明專利]一種基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法及檢測系統

在審

• 申請號: 201811541646.5
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109613564A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 劉貴生;李稚松;李殿赟
• 申請（專利權）人: 北斗航天衛星應用科技集團有限公司
• 主分類號: G01S19/03
• 分類號: G01S19/03;G01S19/08;G06K9/62
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 王鴻遠

1.一種基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S101，從多種初始標準衛星參數與北斗衛星參數組成的衛星數據集中隨機選取一個衛星作為初始衛星聚類中心；

S102，首先計算每個衛星與當前已有衛星聚類中心之間的最短距離，接著計算每個衛星被選為下一個衛星聚類中心的概率，最后，按照輪盤法選擇下一個衛星聚類中心；

S103，重復上一步驟直到選擇出共k個衛星聚類中心；

S104，針對衛星數據集中每個衛星，計算每個衛星到k個衛星聚類中心的距離并將每個衛星分到距離最小的衛星聚類中心對應的衛星類別中；

S105，針對每個衛星種類，按照以下公式重新計算每個衛星類別的衛星聚類中心；

S106，重復步驟S104和S105，直到衛星聚類中心不再變化，則衛星屬于該衛星聚類中心對應的衛星類別，以根據多種初始標準衛星參數與北斗衛星參數的聚類計算，使北斗衛星參數與初始標準衛星參數匹配；

S107，對多種初始標準衛星參數和相應的衛星特定參數閥值計算模型進行關聯；

S108，實時接收北斗衛星的衛星特定參數，并輸入與匹配的初始標準衛星關聯的衛星特定參數閥值計算模型中，計算北斗衛星的衛星特定參數閥值范圍；

S109，判斷北斗衛星的衛星特定參數是否在衛星特定參數閥值范圍內，若否，則判斷北斗衛星的衛星特定參數為故障參數，以丟棄該故障參數。

2.根據權利要求1所述的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，按照以下公式重新計算每個衛星類別的衛星聚類中心

其中，ci為衛星聚類中心，x為衛星聚類中心對應的衛星種類中衛星到k個衛星聚類中心的距離。

3.根據權利要求2所述的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，還包括：將北斗衛星參數與對應的衛星特定參數閥值計算模型進行關聯。

4.根據權利要求3所述的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，通過以下公式獲取衛星特定參數：

其中，為目標衛星不同時刻的北斗衛星特定參數，M為基站接收機個數，j為目標衛星，1≤j≤N，N為衛星個數，m為參考基站接收機，σ為消除鐘差后的碼相位偽距修正量。

5.根據權利要求4所述的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，初始標準衛星包括GPS衛星和星基增強系統衛星，北斗衛星包括中軌道衛星、地球同步衛星和傾斜地球同步軌道衛星。

6.根據權利要求5所述的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，

初始標準衛星為GPS衛星時，衛星特定參數閥值計算模型為

其中，B_th為衛星特定參數閥值范圍，M為基站接收機個數，θ_n為衛星仰角，a₀、a₁、a₂、b₀、c₀均為接收機參數；

初始標準衛星為星基增強系統衛星時，衛星特定參數閥值計算模型為

其中，B_th為衛星特定參數閥值范圍，M為基站接收機個數，θ_n為衛星仰角，a₀、a₁、a₂、b₀、c₀均為接收機參數。

7.根據權利要求6所述的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，其特征在于，還包括：計算并對比衛星故障特定參數和衛星故障特定參數閥值范圍，以判定衛星故障。