[發明專利]一種監測站偽距觀測序列輔助的導航衛星故障檢測方法

有效

• 申請號: 202011100804.0
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112269193B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 周建華;劉勇;趙金賢;孫健;馮煒;韋官余;閆芳君;羅凱;李躍躍;楊浩;徐歡;樊煥貞;薛潤民;房紅征
• 申請（專利權）人: 周建華;劉勇;中國人民解放軍61081部隊
• 主分類號: G01S19/20
• 分類號: G01S19/20;G01S19/23
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 鄒仕娟

本發明提供了一種監測站偽距觀測序列輔助的導航衛星故障檢測方法，用以解決現有技術中導航衛星故障檢測存在滯后的問題。所述檢測方法首先通過監測站采集M個歷元時刻的偽距觀測量，并進行預處理，再計算當前歷元時刻和上一歷元時刻的偽距觀測量變化量，并對M?1個變化量進行正態分布一致性檢驗，判斷各歷元時刻的偽距觀測量是否異常；最后根據對判定為異常的所有偽距觀測量進行數據關聯性分析，如果各異常偽距觀測量的相關性超出相關性閾值，則判定為衛星存在故障。本發明通過對偽距觀測量變化量的正態分布一致性檢驗和異常觀測數據的關聯性分析實現衛星故障的檢測，可有效的檢測出導航衛星存在的故障，從而增強全球衛星導航系統的服務性能。

技術領域

本發明屬于全球衛星導航系統性能監測領域，特別涉及一種監測站偽距觀測序列輔助的導航衛星故障檢測方法。

背景技術

全球衛星導航系統通過在軌衛星和地面站的配合，為全球定位、導航、通信等提供越來越多的服務。導航衛星的正常運行和工作是導航安全、準確的保障，因此，要對導航衛星的性能、狀態進行實時監測，當預測到或發現導航衛星處于故障狀態時，要及時進行復位修復或冗余替換，保證導航系統的正常運行。

現有技術中，全球衛星導航系統中地面監測站通過對衛星播發信號的監測來評估導航衛星導航任務處理單元是否處于正常工作狀態。但是，直接通過衛星播發信號評估導航衛星的性能，存在一定的滯后性，檢測效果較差。

發明內容

鑒于上述問題，本發明實施例提供了一種監測站偽距觀測序列輔助的導航衛星故障檢測方法，利用監測站偽距觀測數據的時間序列，通過對偽距觀測量變化量的正態分布一致性檢驗和異常觀測數據的關聯性分析實現衛星故障的檢測，可有效的檢測出導航衛星存在的故障，從而增強全球衛星導航系統的服務性能。

為了實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：

本發明實施例提供了一種監測站偽距觀測序列輔助的導航衛星故障檢測方法，所述檢測方法包括：

步驟S1，監測站采集M個歷元時刻的偽距觀測量，并進行預處理；

步驟S2，計算當前歷元時刻和上一歷元時刻的偽距觀測量變化量，并對M-1個變化量進行正態分布一致性檢驗，判斷各歷元時刻的偽距觀測量是否異常；

步驟S3，對判定為異常的所有偽距觀測量進行數據關聯性分析，如果各異常偽距觀測量的相關性超出相關性閾值，則判定為衛星存在故障。

上述方案中，所述步驟S1中，對偽距觀測量進行預處理，包括如下步驟：

步驟S11，獲取各偽距觀測量的時間序列，并計算各偽距觀測量的歷元間變化量；

步驟S12，計算固定時間窗內各歷元間偽距觀測量變化量的均值和方差；

步驟S13，根據所計算的均值和方差，基于正態分布假設，剔除異常偽距觀測量；

步驟S14，采用濾波算法對剩余觀測量進行平滑濾波，得到預處理后的偽距觀測量。

上述方案中，步驟S11中，通過式(1)計算各偽距觀測量的歷元間變化量：

式(1)中，s為衛星編號；k為歷元時刻，取值為1至M；i為偽距觀測量的編號；ρ和△ρ分別為偽距觀測量和偽距觀測量變化量。

上述方案中，步驟S12中，通過式(2)計算固定時間窗內各歷元間偽距觀測量變化量的均值和方差：

式(2)中，l為固定時間窗口的長度；u為均值；σ為標準差，t代表當前歷元時刻。

上述方案中，步驟S13中，剔除異常偽距觀測量，首先構造如下假設檢驗：