專利名稱：一種應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位及監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體地說，是指一種應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位及監(jiān)測的方法。

背景技術(shù)：
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)可以在全世界范圍內(nèi)提供連續(xù)的三維位置、速度與時間信息。由于GPS的成功經(jīng)驗，中國、歐洲等國家地區(qū)相繼提出了衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展計劃。新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與美國的GPS、俄羅斯的GLOANSS共同構(gòu)成了多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由于多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在精度、可靠性、完好性等幾項性能指標(biāo)上均超過了單一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。因此多模態(tài)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成為衛(wèi)星導(dǎo)航的主流發(fā)展方向。
對多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)而言，由于不同系統(tǒng)的衛(wèi)星定位精度存在較大差異，若將來自不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的觀測信息不加處理地直接應(yīng)用于多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，將對多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度與完好性帶來不利影響。即多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度與完好性不能達(dá)到最優(yōu)。
為解決這一問題，除了對現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進行改造外，最簡便的手段是對多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進行加權(quán)處理。通過提高精度較好的觀測量權(quán)值，降低精度較差的觀測量權(quán)值，實現(xiàn)對來自不同衛(wèi)星的信息進行選擇性的使用，從而降低等效測距誤差較大的觀測量對多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度與完好性產(chǎn)生的制約作用。
為計算各可見星的權(quán)值，需要對觀測量中各種誤差(如電離層誤差)或是經(jīng)過修正后的殘差大小進行估計，這種估計可以通過接收機實時地得到誤差或者殘差的信息來進行，也可以利用先驗或后驗知識對系統(tǒng)權(quán)值進行估計。
傳統(tǒng)的方法是將多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)權(quán)值按各個系統(tǒng)分別進行權(quán)值設(shè)計，即通過各衛(wèi)星系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)確定本系統(tǒng)的誤差預(yù)算(也稱誤差期望值)，進而得到系統(tǒng)權(quán)陣，通過所得到的系統(tǒng)權(quán)陣進行加權(quán)處理，以實現(xiàn)多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星定位和監(jiān)測。
這種建立權(quán)陣進而通過權(quán)陣進行定位和監(jiān)測的方法，將各個系統(tǒng)內(nèi)的衛(wèi)星權(quán)值設(shè)定為相同的值。以系統(tǒng)為單位進行權(quán)陣設(shè)計，其優(yōu)點在于計算方法簡單，通過較少的計算過程即可得到系統(tǒng)權(quán)陣。但實際的系統(tǒng)內(nèi)各顆衛(wèi)星權(quán)值是不相同的，衛(wèi)星之間存在著較大的差異，所以上述的傳統(tǒng)方法顯然對衛(wèi)星偽距測量誤差的估計不夠精確。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)方法的衛(wèi)星定位精度及監(jiān)測不足的問題，提出了一種適用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位及監(jiān)測方法，本方法將系統(tǒng)權(quán)值分為電離層誤差與其它誤差兩部分分別考慮，設(shè)計了一種電離層誤差的估計方法，并根據(jù)電離層誤差與其它誤差建立一個與衛(wèi)星位置有關(guān)的加權(quán)矩陣，利用所建立的加權(quán)矩陣對系統(tǒng)內(nèi)的衛(wèi)星進行精確定位和完好性監(jiān)測。
本發(fā)明提供的方法包括以下步驟 步驟一確定觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，計算系統(tǒng)觀測矩陣H，估計各衛(wèi)星電離層誤差。
步驟二依據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，計算各系統(tǒng)的其他誤差。
步驟三根據(jù)步驟一得到的各衛(wèi)星電離層誤差和步驟二中得到各系統(tǒng)的其他誤差，構(gòu)造 系統(tǒng)權(quán)陣W，利用系統(tǒng)權(quán)陣W對觀測矩陣H與偽距觀測向量ρ進行歸一化處理。
步驟四利用歸一化后的矩陣Hw與偽距觀測向量ρw對系統(tǒng)衛(wèi)星進行定位與完好性監(jiān)測。
其中在步驟一所述的系統(tǒng)觀測矩陣H與系統(tǒng)中衛(wèi)星的仰角和方位角有關(guān)，因此通過計算系統(tǒng)觀測矩陣H中的矩陣元素，建立衛(wèi)星電離層誤差與電離層延遲修正倍率R1、R2之間的關(guān)系表，對衛(wèi)星電離層延遲修正倍率R1、R2進行估計，再根據(jù)不同系統(tǒng)的電離層延遲基數(shù)，估計系統(tǒng)中各衛(wèi)星的電離層誤差。
在步驟二所述的其他誤差為星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲。
在步驟三所述的系統(tǒng)權(quán)陣W是與兩部分誤差(即各衛(wèi)星電離層誤差和各系統(tǒng)的其他誤差)的均方差有關(guān)的矩陣，歸一化處理所依據(jù)的公式為Hw＝W×H和ρw＝W×ρ。
本發(fā)明提供的方法有以下優(yōu)點 a.本發(fā)明提供的方法可以通過增強系統(tǒng)提供長期電離層狀態(tài)預(yù)報，也可以僅通過雙頻觀測信息估計電離層狀態(tài)，因此本方法對增強系統(tǒng)的依賴性很小。
b.本發(fā)明提供的方法對系統(tǒng)中每顆星單獨估計權(quán)值，相對原有按系統(tǒng)進行的權(quán)值設(shè)計方法，權(quán)值精度得到提高，使得利用本方法獲得的權(quán)陣精度得到提高，從而保證系統(tǒng)定位和監(jiān)測精度。



圖1是本發(fā)明的定位及監(jiān)測方法的步驟流程圖； 圖2是應(yīng)用本發(fā)明提供的方法所得到的定位誤差曲線圖； 圖3是應(yīng)用傳統(tǒng)方法進行定位所得到的定位誤差曲線圖。

具體實施例方式 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明是一種應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星定位及監(jiān)測方法，利用系統(tǒng)權(quán)值計算方法，提高多系統(tǒng)組合衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度與完好性監(jiān)測能力。
本發(fā)明的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星定位及完好性監(jiān)測方法，通過對系統(tǒng)權(quán)陣的計算來實現(xiàn)，包括電離層誤差估計、其他誤差估計(即星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲)、構(gòu)造系統(tǒng)權(quán)陣、定位與完好性監(jiān)測四個主要步驟，其處理流程如圖1所示。
步驟一、確定觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，計算系統(tǒng)觀測矩陣H，估計各衛(wèi)星電離層誤差。
電離層誤差是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中對定位結(jié)果影響最大的誤差因素，不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對電離層誤差的修正方法不同，為正確建立系統(tǒng)觀測矩陣，需要估計電離層誤差大小。
對于確定的觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，一方面，不同仰角的可見星電離層延遲不同，低仰角的可見星相對于高仰角的可見星有較大的電離層誤差；另一方面，用戶與導(dǎo)航衛(wèi)星連線的電離層穿透點越靠近赤道，其電離層誤差越大。為提高電離層誤差的估計精度，有必要考慮衛(wèi)星相對用戶位置對電離層誤差的影響。
在本發(fā)明中，利用系統(tǒng)觀測矩陣H進行電離層誤差估計。首先需要計算系統(tǒng)觀測矩陣H，由于系統(tǒng)觀測矩陣H設(shè)為 其中為近似用戶位置

指向第k(k＝1，2，…，i，…j)號衛(wèi)星位置(xk，yk，zk)的方向余弦，

為偽距測量值，近似用戶位置

為上一時刻定位結(jié)果，衛(wèi)星位置(xk，yk，zk)和偽距測量值

由接收機提供。則對H中第k號衛(wèi)星的第2、3個元素，由方向余弦與仰角、方位角之間的關(guān)系，可以得到 ayk＝sin(AZk)cos(ELk)(2) azk＝sin(ELk)(3) AZk與ELk分別為第k號衛(wèi)星的方位角與仰角。
通過式(2)和式(3)可以求得衛(wèi)星的方位角和仰角。在本發(fā)明中，因為方位角和仰角直接影響衛(wèi)星電離層誤差的大小，而電離層延遲修正倍率也是僅與衛(wèi)星方位角和仰角有關(guān)的量，所以可以建立系統(tǒng)觀測矩陣H中的矩陣元素ayk、azk與電離層誤差的對應(yīng)關(guān)系，進而可以統(tǒng)計得到電離層延遲修正倍率與矩陣元素ayk、azk的關(guān)系，如表一、表二所示。
表一電離層延遲倍率與ayk的關(guān)系 表二電離層延遲倍率與azk的關(guān)系 因此通過查表一、表二，即可通過計算系統(tǒng)觀測矩陣H來得到電離層延遲修正倍率R1、R2。
不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所提供的電離層修正能力不同。對于能夠采用雙頻觀測量的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如Galileo、GPS III，由于通過雙頻觀測量可以較好的計算電離層誤差，以消除電離層誤差的影響，可將電離層誤差造成的延遲基數(shù)ΔSiono-BASE視為0m。
對于無法進行雙頻觀測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，若在電離層活動平靜期，則對于提供Klobucha8參數(shù)模型進行電離層延遲修正的系統(tǒng)，如GPS II，ΔSiono-BASE可定為2.9m；對于不提供電離層延遲修正的系統(tǒng)，如GLONASS，ΔSiono-BASE可定為5.8m。若電離層活動劇烈，用接收機雙頻觀測量測得某一方向的電離層誤差ΔSiono，該方向上的電離層延遲修正倍率為R1′、R2′，則對采用Klobucha8參數(shù)模型進行電離層延遲修正的系統(tǒng)，ΔSiono-BASE＝ΔSiono/R1′/R2′×0.5；對不提供電離層延遲修正的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，ΔSiono-BASE＝ΔSiono/R1′/R2′則實際可見星電離層誤差可表示為 ΔSiono＝ΔSiono-BASE×R1×R2(4) 其中R1、R2分別對應(yīng)可見衛(wèi)星方位角、仰角的電離層延遲修正倍率，ΔSiono-BASE為電離層延遲基數(shù)。
步驟二根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，計算各系統(tǒng)的其他誤差。
所述的其他誤差為星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲。
由于星歷與星鐘誤差隨不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)而異，因此在估計星歷與星鐘誤差時，需要考慮系統(tǒng)因素。根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，獲得各誤差分量1σ值，星歷誤差記為ΔSeph星鐘誤差記為ΔSclk、多徑效應(yīng)記為ΔSmp和接收機熱噪聲記為ΔShw。由此對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)測量誤差ΔSother進行預(yù)估，計算公式如式(5) ΔSother為指定衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲估計值。同樣對其他系統(tǒng)進行相似操作，可以得到各系統(tǒng)星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲的估計值。
步驟三根據(jù)步驟一得到的各衛(wèi)星電離層誤差ΔSiono和步驟二中得到的各系統(tǒng)的其他誤差(星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲)ΔSother，構(gòu)造系統(tǒng)權(quán)陣W，利用系統(tǒng)權(quán)陣W對觀測矩陣H與偽距觀測量ρ進行歸一化處理。
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中第j顆衛(wèi)星電離層誤差ΔSionoj和第j顆衛(wèi)星所述系統(tǒng)的其他誤差(即星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲)ΔSotherj的平方和就是導(dǎo)航衛(wèi)星偽距測量誤差的方差，開方后為均方差，記為σj，其中j為系統(tǒng)中衛(wèi)星的個數(shù)，j＝1，2.....n。
則系統(tǒng)權(quán)陣W可以設(shè)計如下
系統(tǒng)權(quán)陣W是根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中各衛(wèi)星的電離層誤差和衛(wèi)星所屬系統(tǒng)的其他誤差(即星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲)而設(shè)計的，因此體現(xiàn)了各系統(tǒng)中衛(wèi)星權(quán)值差異。
利用系統(tǒng)權(quán)陣W對觀測矩陣H進行歸一化處理，Hw＝W×H，以代替歸一化前的觀測矩陣H；類似的，對由偽距組成的向量ρ進行歸一化處理ρw＝W×ρ。
步驟四利用歸一化后的矩陣Hw與偽距觀測向量ρw對系統(tǒng)衛(wèi)星進行定位與完好性監(jiān)測。
通過最小二乘法進行衛(wèi)星定位計算，將歸一化處理后的系統(tǒng)矩陣Hw與偽距觀測量ρw替代原最小二乘算法中的觀測矩陣H與偽距觀測量ρ，有 其中，用戶估計位置

取為上一時刻定位位置；

為估計鐘差；

為歸一化處理后的用戶估計位置

與導(dǎo)航衛(wèi)星間的偽距觀測向量，將

Hw帶入式(8)中得到用戶當(dāng)前鐘差tu和用戶定位位置(xu，yu，zu)。
通過最小二乘殘差法進行衛(wèi)星完好性監(jiān)測計算，將歸一化處理后的系統(tǒng)矩陣Hw與偽距觀測量ρw替代原最小二乘殘差法中的觀測矩陣H與偽距觀測量ρ。定義偽距殘差矢量為 定義最小二乘殘差法統(tǒng)計檢測量為 CSSE＝ωTω(10) 故障檢測判斷準(zhǔn)則為
TSSE為預(yù)先設(shè)定的最小二乘殘差法檢測門限。
下面帶入具體數(shù)值對本發(fā)明進一步說明。
針對太陽活動平靜期電離層情況，給出GPS II、Galileo與GLONASS組合情況下的衛(wèi)星定位及監(jiān)測方法，這里假定三系統(tǒng)均達(dá)到滿星座狀態(tài)(即GPS II 24顆衛(wèi)星、Galileo27顆、GLONASS 24顆)。具體實施步驟為 步驟一、確定觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，計算系統(tǒng)觀測矩陣，估計各衛(wèi)星電離層誤差。
確定觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為GPS II、Galileo與GLONASS組合系統(tǒng)，利用先驗統(tǒng)計值，并根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星提供的電離層延遲改正手段，將電離層延遲估計基礎(chǔ)值ΔSiono-BASE設(shè)為3.1m(單頻Klobucha8參數(shù)模型改正，對應(yīng)GPS II)、0m(雙頻改正，對應(yīng)Galileo)、6.2m(無改正，對應(yīng)GLONASS)，假定觀測時刻可見星數(shù)為23顆。
坐標(biāo)原點定為近似用戶位置，近似用戶位置根據(jù)接收機提供的星歷數(shù)據(jù)，偽距測量值為第1號衛(wèi)星位置坐標(biāo)(x1，y1，z1)＝(-0.5172×107，0.1022×107，1.9658×107)，則近似用戶位置指向第1號衛(wèi)星位置的方向余弦近似用戶位置指向第2號衛(wèi)星位置的方向余弦......；近似用戶位置指向最后一顆衛(wèi)星位置的方向余弦為根據(jù)上述求得的方向余弦建立觀測矩陣H為 查表一、表二，得到每顆衛(wèi)星的電離層延遲倍率R1、R2，根據(jù)各系統(tǒng)的電離層延遲估計基礎(chǔ)值ΔSiono-BASE＝3.1m(單頻Klobucha8參數(shù)模型改正，對應(yīng)GPS II)、ΔSiono-BASE＝0m(雙頻改正，對應(yīng)Galileo)、ΔSiono-BASE＝6.2m(無改正，對應(yīng)GLONASS)，將每顆衛(wèi)星的電離層延遲倍率R1、R2和各系統(tǒng)的電離層延遲估計基礎(chǔ)值ΔSiono-BASE代人公式(4)中，可以計算出系統(tǒng)中每顆衛(wèi)星電離層誤差ΔSiono。
第1衛(wèi)星屬于GPS II系統(tǒng)，其ΔSiono-BASE＝3.1m，因為ay1＞0，0.67＜az1＜1，所以應(yīng)的電離層延遲倍率R1、R2分別為1、1.2，從而得到第1號衛(wèi)星電離層誤差 ΔSiono＝ΔSiono-BASE×R1×R2＝3.1×1×1.2＝3.72 同理可以計算出其他各系統(tǒng)中各個衛(wèi)星的電離層誤差ΔSiono分別為 4.464，4.96，......，14.88，17.856。
步驟二根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，計算各系統(tǒng)星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲。
對于步驟一中確定的觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS II、Galileo與GLONASS，計算各系統(tǒng)的其他誤差(包括星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲)估計值ΔSother，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，獲得各誤差分量1σ值，星歷誤差ΔSeph星鐘誤差ΔSclk、多徑效應(yīng)ΔSmp和接收機熱噪聲ΔShw。將各個系統(tǒng)的ΔSeph、ΔSclk、ΔSmp和ΔShw帶入公式(5)，得到 步驟三根據(jù)步驟一得到的各衛(wèi)星電離層誤差ΔSiono和步驟二中得到的各系統(tǒng)星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲的估計值ΔSother，構(gòu)造系統(tǒng)權(quán)陣，利用系統(tǒng)權(quán)陣對觀測矩陣H與偽距觀測量ρ進行歸一化處理。
將上述步驟一和步驟二中得到ΔSiono和ΔSother帶入公式(6)，計算各導(dǎo)航衛(wèi)星偽距測量誤差的均方差σj，則構(gòu)造新的系統(tǒng)權(quán)陣W為
利用系統(tǒng)權(quán)陣W對系統(tǒng)觀測矩陣H進行歸一化處理，有 同樣的，利用系統(tǒng)權(quán)陣W對偽距組成的向量ρ進行歸一化處理，有ρw＝W×ρ。
步驟四利用歸一化后的矩陣Hw與偽距觀測向量ρw進行衛(wèi)星定位與完好性監(jiān)測。
利用歸一化處理后得到的矩陣Hw和偽距觀測向量ρw對一段419秒的模擬數(shù)據(jù)進行仿真定位。
通過最小二乘法進行衛(wèi)星定位計算。將衛(wèi)星定位上一時刻得到的用戶位置

作為坐標(biāo)原點(0，0，0)、

及步驟三求得的Hw、ρw帶入式(8)，

為上一時刻的用戶估計位置

與導(dǎo)航衛(wèi)星間的偽距觀測向量，計算得到用戶當(dāng)前鐘差tu和用戶定位位置(xu，yu，zu) tu＝(-11.2468，-4.3212，-4.4363)T，分別代表接收機與GPS、Galileo、GLONASS三系統(tǒng)間鐘差； (xu，yu，zu)＝(-2.6028，2.2199，14.4075)。
本發(fā)明提供的方法進行定位的誤差如圖2所示。傳統(tǒng)方法進行定位得到的定位誤差如圖3所示。從圖中可以看出本發(fā)明提供的方法進行定位時候的衛(wèi)星定位精度明顯高于傳統(tǒng)方法對衛(wèi)星進行定位的精度。利用本發(fā)明提供的方法進行定位的衛(wèi)星定位誤差均小于20m，在整個仿真時段內(nèi)僅有4次定位誤差超過15m；而用傳統(tǒng)方法進行定位時，整個仿真時段內(nèi)最大定位誤差超過25m，有數(shù)十次定位誤差超過15m。
對該419秒時間段內(nèi)的衛(wèi)星定位誤差進行均方根統(tǒng)計，根據(jù)公式 其中E(X)為各定位誤差的平均值，得到表三中的數(shù)據(jù) 表三本發(fā)明與傳統(tǒng)方法定位精度比較 從水平定位誤差和三維定位誤差的均方根統(tǒng)計值均可發(fā)現(xiàn)，按本發(fā)明所提供的方法進行定位得到的誤差均方根值小于按傳統(tǒng)方法進行定位得到的誤差均方根值，即按本發(fā)明所提供的方法進行定位結(jié)果更接近實際位置，定位精度優(yōu)于按傳統(tǒng)方法定位精度。
通過最小二乘殘差法進行衛(wèi)星完好性監(jiān)測計算。利用歸一化處理后的矩陣Hw與偽距觀測向量ρw對本發(fā)明中所確定觀測系統(tǒng)中的衛(wèi)星狀況進行完好性監(jiān)測計算，監(jiān)測時間間隔為60秒。假設(shè)任意時刻均有一顆衛(wèi)星出現(xiàn)故障。將Hw、ρw、H、ρ帶入式(9)中，計算并計算最小二乘殘差法統(tǒng)計檢測量CSSE＝ωTω。故障檢測判斷準(zhǔn)則為
TSSE為預(yù)先設(shè)定的最小二乘殘差法檢測門限。
通過仿真可以得到，當(dāng)因故障導(dǎo)致偽距測量偏差等于50m時，傳統(tǒng)方法實現(xiàn)故障檢測概率為30.33％，本發(fā)明實現(xiàn)故障檢測概率為61.90％；當(dāng)因故障導(dǎo)致偽距測量偏差等于100m時，傳統(tǒng)方法實現(xiàn)故障檢測概率為98.13％，本發(fā)明實現(xiàn)故障檢測概率為99.79％?？梢姳景l(fā)明所提供的方法進行完好性監(jiān)測能夠更準(zhǔn)確地判斷故障發(fā)生情況，有更強的完好性監(jiān)測能力。
權(quán)利要求
1.一種適用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位和監(jiān)測方法，其特征在于包括如下步驟步驟一確定觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，計算系統(tǒng)觀測矩陣H，估計各衛(wèi)星電離層誤差；步驟二依據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，計算各系統(tǒng)其他誤差；步驟三根據(jù)步驟一得到的各衛(wèi)星電離層誤差和步驟二中得到各系統(tǒng)的其他誤差，構(gòu)造
系統(tǒng)權(quán)陣W，利用系統(tǒng)權(quán)陣W對觀測矩陣H與偽距觀測向量ρ進行歸一化處理；
步驟四利用歸一化后的矩陣Hw與偽距觀測向量ρw對系統(tǒng)衛(wèi)星進行定位與完好性監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位和監(jiān)測方法，其特征在于所述步驟一具體為
步驟a利用系統(tǒng)觀測矩陣進行各可見星電離層延遲修正倍率估計；
步驟b確定各系統(tǒng)電離層殘差延遲基數(shù)；
步驟c估計各可見星電離層誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位和監(jiān)測方法，其特征在于
步驟二中所述的各系統(tǒng)其他誤差為星歷誤差、星鐘誤差、多徑效應(yīng)和接收機熱噪聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位和監(jiān)測方法，其特征在于所述步驟三具體為首先計算各衛(wèi)星的電離層誤差與各系統(tǒng)其他誤差的均方差，并根據(jù)均方差構(gòu)造系統(tǒng)權(quán)陣W；所述歸一化處理所依據(jù)的公式為Hw＝W×H和ρw＝W×ρ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位及監(jiān)測方法，包括步驟1，確定觀測衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，計算系統(tǒng)觀測矩陣H，估計各衛(wèi)星電離層誤差；步驟2，依據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)，計算各系統(tǒng)其他誤差；步驟3，根據(jù)步驟1得到的電離層誤差和步驟2中得到的其他誤差構(gòu)造系統(tǒng)權(quán)陣W，通過系統(tǒng)權(quán)陣W對觀測矩陣H與偽距觀測向量ρ進行歸一化處理；步驟4，利用歸一化后的矩陣與偽距觀測向量進行衛(wèi)星定位與監(jiān)測。本發(fā)明提供的方法對增強系統(tǒng)的依賴性小，相對原有按系統(tǒng)進行的權(quán)值設(shè)計的方法，權(quán)值精度得到提高，使得利用本方法獲得的權(quán)陣精度得到提高，從而保證系統(tǒng)定位和監(jiān)測精度。
文檔編號G01S1/00GK101158716SQ200710177889
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者銳 李, 張新源, 黃智剛, 軍 張, 昀 趙, 朱衍波 申請人:北京航空航天大學(xué)