[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

本發明涉及一種基于K?means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法及檢測系統，該方法包括：根據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；對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；實時接收北斗衛星的衛星特定參數，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；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。本發明實時接收衛星特定參數，計算衛星特定參數閥值范圍，并對兩者對比，以判斷衛星特定參數是否是故障參數，能夠完全適用北斗衛星混合星座。

技術領域

本發明涉及北斗導航系統檢測技術領域，尤其涉及一種基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法及檢測系統。

背景技術

在全球衛星導航系統完好性檢測中，一般使用多參考接收一致性檢測的B值算法。然而，在北斗導航系統中，衛星為混合星座，除了有27顆中地球軌道(MEO)衛星外，還有5顆靜止軌道(GEO)衛星和3顆傾斜同步軌道(IGSO)衛星。傳統GPS(Global PositioningSystem，全球定位系統)中的B值檢測算法僅適用于地球中軌衛星，而北斗導航系統是由中地球軌道衛星、地球同步衛星、傾斜同步軌道衛星組成的混合星座系統，這就使現有算法不能完全適用于北斗導航系統。

在傳統GBAS(ground-based augmentation systems，地基增強系統)系統中，對差分數據進行完好性檢測，是利用多個基準站接收機的偽距修正量構造了一個參考值——B值。通過對B值進行檢測，檢測可能存在的故障，并排除錯誤數據，以保證播發的差分數據的可靠性。此外還由一種基于C值輔助B值的多基準一致性檢測新算法，能排除可能存在的衛星故障，提高系統可用性水平。然而，這些完好性檢測算法對混合星座的北斗導航系統并不完全適用。

因此，提供一種基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法及檢測系統。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法及檢測系統，解決傳統故障檢測方法不適用于北斗衛星混合星座的問題，對建立北斗衛星導航地基增強系統的多參一致性檢測具有參考價值。

根據本發明的一個方面，提供一種基于K-means++聚類算法的北斗導航系統故障檢測方法，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；