[發明專利]一種顧及參數靈敏度的北斗廣播星歷機動型故障監測方法

有效

• 申請號: 202011059225.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112198532B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 李慧;劉媛媛;馮偉男;李夢浩;李南;李亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種顧及參數靈敏度的北斗廣播星歷機動型故障監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)衛星位置誤差對廣播星歷參數變化的靈敏度分析

通過使用北斗接口控制文件-2013中定義的衛星位置非線性函數計算出北斗地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星的位置；衛星位置對廣播星歷參數變化的靈敏度系數通過衛星位置函數分別對每個廣播星歷參數的微分計算，公式如下

其中，A是3×15的靈敏度矩陣，x、y、z是衛星位置的計算函數，P是包含15個廣播星歷參數的矩陣，t_oe是星歷參考時間；

關于廣播星歷參數偏差δP的衛星位置誤差函數δr為δr＝AδP

則廣播星歷參數變化對衛星位置誤差的影響表示為

其中，σ(δp_i)是相鄰日廣播星歷參數偏差的標準差；

得到每個廣播星歷參數變化分別對北斗地球靜止軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和中圓地球軌道衛星三種軌道衛星位置的影響大小；

(2)偽距和載波相位觀測量聯合測量軌道誤差

采用偽距差分測量衛星視距方向e_k的軌道誤差，雙差載波相位測量正交于衛星視距方向的軌道誤差，觀測方程為

其中，分別是偽距差分、雙差載波相位的觀測量，l是基線長度，N是未知的模糊度、λ是載波波長、x_b是接收機基線方向單位向量，I是大小為3×3的單位矩陣，是載波相位的測量誤差；是偽距測量誤差；分別服從方差為的零均值正態分布，分別為偽距差分測量誤差的標準差、雙差載波相位測量誤差的標準差；偽距差分測量誤差隨時間的變化描述為一階高斯馬爾可夫過程；

(3)構建關于廣播星歷參數偏差的觀測方程

結合步驟(1)中廣播星歷參數靈敏度分析得到的衛星位置誤差函數，將步驟(2)中關于衛星位置誤差的觀測方程轉化為關于廣播星歷參數偏差的觀測方程，公式如下

其中，Z為觀測量，H為觀測矩陣，υ為觀測噪聲，δP_a省略步驟1中對衛星位置影響最小的兩個廣播星歷參數，而加入兩個整周模糊度；

(4)通過加權最小二乘解算廣播星歷參數偏差

基于加權最小二乘解算步驟3中的觀測方程，得到廣播星歷參數偏差為

將廣播星歷參數偏差與步驟1中的靈敏度矩陣結合，可以得到衛星位置誤差，進而計算其協方差矩陣和MDE；

(5)計算最小可檢測誤差

星歷異常情況下，檢驗統計量服從非中心的卡方分布，該分布的最小非中心性參數λ與完好性風險要求的漏檢率P_md保持一致，公式為

根據系統完好性風險要求計算出最小非中心性參數λ，同時

其中，δr_e為星歷異常情況下的位置誤差，C_δr為位置誤差的協方差矩陣；

推導MDE的計算公式為

其中，eigC_δr為位置誤差協方差矩陣的特征值；

(6)獲取滿足系統要求的MDE檢測門限并和MDE比較，實現北斗廣播星歷機動型故障監測

根據系統的完好性風險要求獲取MDE檢測門限；根據步驟(5)中的MDE計算公式可知，MDE與偽距測量誤差的時間常數、偽距差分測量誤差的標準差、雙差載波相位測量誤差的標準差有關，僅改變上述參數中的某個參數，令其他參數的值保持不變，若計算的MDE值均小于MDE檢測門限，則滿足系統的完好性風險要求，否則發生漏檢；基于以上步驟完成對北斗廣播星歷機動型故障的監測。