[發明專利]一種面向ARAIM應用的低軌衛星增強系統星座配置優化方法

有效

• 申請號: 202110306891.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113515881B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王志鵬;朱衍波;楊子儀;方堃
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G01S19/07;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 龐立巖

本發明提供一種面向ARAIM應用的低軌衛星增強系統星座配置優化方法，包括：1、確定完好性風險和連續性風險均等分配的情況下，遍歷所有子集解和故障模式后的垂直保護級，以及確定低軌衛星星座配置參數的約束條件，2、確定低軌衛星星座配置的參數xsubgt;1/subgt;、xsubgt;2/subgt;、xsubgt;3/subgt;、xsubgt;4/subgt;的目標函數，剔除異常的垂直保護級的計算值，篩選參數xsubgt;1/subgt;、xsubgt;2/subgt;、xsubgt;3/subgt;、xsubgt;4/subgt;的初始種群，3、對低軌衛星星座配置的參數xsubgt;1/subgt;、xsubgt;2/subgt;、xsubgt;3/subgt;、xsubgt;4/subgt;的目標函數進行適應度計算；4、從第二代種群開始，將父代種群與子代種群合并形成新子代種群；5、對新子代種群進行局部最優選擇，篩選出目標函數的最大值作為最優子代，重復步驟4，直至遺傳代數小于最大遺傳代數。本發明彌補了低軌增強系統的完好性監測空缺，提高了ARAIM機載接收機的可用性。

技術領域

本發明涉及衛星導航技術領域，特別涉及一種面向ARAIM應用的低軌衛星增強系統星座配置優化方法。

背景技術

全球衛星導航系統(Global?Navigation?Satellite?System，GNSS)發展迅速，目前已廣泛應用于各個領域。未來，全球大眾用戶對高精度、快收斂、高完好、高安全、高可用等都提出了一系列要求，所以在復雜環境下的高安全實時精密定位成為當前GNSS更高的目標。為了解決以上問題，各國都在積極建設自己的導航增強系統，而傳統的導航增強系統均為地面測站輔助信息增強的工作體制。但由于我國領土及疆域限制，難以通過全球布設地面站來實現全球厘米級定位以及快收斂服務。所以，隨著布站密度和信息速率需求的不斷增長，現有的增強系統已經無法支持下一代北斗實現挑戰環境下的厘米級實時定位服務。為此，需要設計新型增強系統的架構與體制，以實現三個目標：1)降低對海外建站的依賴；2)將增強服務由區域增強擴展至全球增強；3)大幅提升精密定位服務的可用性和安全性。

隨著通信業務的發展，在20世紀末，出現了用于移動通信的低軌衛星星座，典型的代表是美國的銥星(Iridium)和全球星(Globalstar)星座。2019年1月，第二代銥系統完成組網，完全取代第一代銥系統。新一代銥星系統除提供原有的通信服務外，還搭載了導航增強有效載荷，可為用戶提供通信以外的定位跟蹤、廣播式自動相關監視等其他服務。2015年以來，許多國際知名企業如美國的OneWeb、SpaceX、Boeing，韓國的Samsung，中國的航天科技集團和航天科工集團等先后宣布發射和部署各自的商用低軌星座，均是為了向全球提供無縫穩定的寬帶互聯網通信服務。我國的“鴻雁”星座首發星已于2018年12月29日成功發射并進入預定軌道，整個星座計劃在2024年前后部署完成。鴻雁移動通信星座除滿足多領域監測數據信息傳送需求外，還將具備移動廣播功能并且搭載星上GNSS接收機，配置導航增強功能。

由于低軌衛星市場發展迅速，且搭載導航增強載荷實現成本低，可將其作為天基監測平臺，實現“天基監測+信號增強”的導航增強新系統。北斗三號的開通，標志我國正式建成與GPS媲美的米級導航定位系統，對于北斗今后的發展，北斗衛星導航系統工程副總設計師冉承其表示，2025年前有望簡稱天基的低軌星座系統，向全球提供厘米級定位服務。

目前關于低軌導航增強的研究主要集中于實時精密定軌及遙感監測方面，低軌衛星導航增強系統存在完好性監測空缺，一旦低軌衛星導航系統正式用于導航增強服務，將會影響ARAIM機載接收機的可用性。

因此，為了克服現有技術中的問題，需要一種面向ARAIM應用的低軌衛星增強系統星座配置優化方法。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種面向ARAIM應用的低軌衛星增強系統星座配置優化方法，所述方法包括如下方法步驟：