[發明專利]一種衛星導航地基增強系統仿真性能評估方法

有效

• 申請號: 201911312131.2
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111007541B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王岸石;褚映紅;趙毓譞;陳楚天;胡耀坤;蘇從兵;陳武廣;王雪峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十研究所;中電科西北集團有限公司西安分公司
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種衛星導航地基增強系統仿真性能評估方法，提取觀測數據，統計計算和衛星仰角相關的誤差函數，建立誤差模型；通過星歷和時間進行衛星位置定位解算，得到與觀測時間相對應的衛星位置，計算出播發的偽距修正量；得到定位誤差，得到保護級計算結果，通過統計得到的定位誤差和保護級結果，得到GBAS系統準確性、可用性和完好性評估結果。本發明避免了花費大量經濟成本和時間成本進行外場設備安裝測試，提高了對新方法和設備進行迭代和改進的效率，大大節約實測成本。

技術領域

本發明涉及衛星導航數據處理，尤其涉及衛星導航地基增強系統(GBAS)性能評估方法。

背景技術

在對GBAS進行性能評估時，系統的完好性、可用性和準確性是非常重要的評估指標。系統完好性、可用性和準確性的評估和系統環境的真實性以及用于評估數據的量有關。系統測試運行時間越長，則可用于評估的數據量就越大，系統測試運行所處的環境與真實運行環境越相近，則評估的結果越準確，評估的可信度也就越高。

對于民航GBAS設備傳統的評估方法有兩種，一種是處在技術研究階段時，主要采用模擬器產生的GNSS信號搭建仿真實驗環境，采取注入人工模擬各種誤差場景的方式，計算出定位誤差和保護級進而驗證和評估新的方法和設備性能；另一種方法是在適航取證階段，通過實際設備在現實運行環境中的長期運行(一般大于1年)，通過監測設備收集足夠數據，測量的誤差和保護級統計評估系統性能。

上述常規評估方法有其自身的缺點。第一種使用模擬器的方法雖然采用人工各種誤差場景，但真實運行環境更為復雜，人工模擬的誤差場景不能對實際情況做到全面覆蓋，使得仿真評估的結果和真實環境中運行的結果存在差異，無法有效的對所采用方法和設備的實際運行情況做出評估。第二種使用實際設備在現實運行環境中長期運行收集數據進行評估的方法，雖然結果可信度較高，但在適航取證階段一般不能對設備進行更改，所以如果需要對方法和設備進行調整和改進，就需要重新開始收集數據。這種方法由于需要外場安裝設備，并進行長期監測，所以測試評估成本在百萬元左右每年，而且評估周期極其漫長，時間成本高昂。不適用于對需要快速迭代和改進的新技術新方法進行評估。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種衛星導航地基增強系統仿真性能評估方法，既使用真實運行環境下的測量數據建立誤差模型，也節省了外場設備安裝和長期持續監測的經濟成本和時間成本。能夠滿足新方法和新設備在GBAS研究中有效進行性能評估并進行快速迭代和改進的需求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1：提取距離在5-40公里范圍內的兩個GNSS觀測站的同時間段內1年以上接收到的的所有觀測數據，觀測數據包括偽距觀測數據、載波觀測數據、星歷數據和歷書數據，為了保證對于后續處理的一致性和通用性，提取的觀測數據均應為RENIX格式；

步驟2：將步驟1中提取的兩個GNSS觀測站的觀測數據作為輸入，統計計算和衛星仰角相關的誤差函數，建立誤差模型；具體實施步驟為首先計算平滑后的碼偽距減載波距(SCMC)，用于接收機噪聲和多徑噪聲的估計；然后通過歸一化的方法，去除衛星仰角變化對SCMC的影響，通過系數膨脹的方法確保歸一化的SCMC數據被0均值高斯分布包絡并確定接收機誤差模型；

步驟3：將步驟1中其中一個GNSS觀測站的數據作為GBAS地面設備接收到的數據，通過星歷和時間進行衛星位置定位解算，得到與觀測時間相對應的衛星位置，載波平滑偽距，根據仿真評估的需要使用Hatch單頻載波平滑偽距、IFree雙頻平滑或者DFree雙頻平滑，然后利用平滑后偽距通過加權最小二乘的方法計算作為GBAS地面設備的GNSS觀測站的位置，利用RTCA DO-245A標準中規定的差分偽距校正算法仿真計算出播發的偽距修正量；