專利名稱：基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，尤其涉及一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視 方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展，各國建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足 系統(tǒng)所要求的精度以及完好性、連續(xù)性和可用性等的性能指標(biāo)，目前的衛(wèi)星
導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)，如廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(Wide Area Augmentation System;以下筒 稱WAAS)、局i或增強(qiáng)系統(tǒng)(Local Area Augmentation System;以下簡稱 LAAS)和歐洲靜地星導(dǎo)航重疊月良務(wù)器(European Geostationary Navigation Overlay Service;以下簡稱EGN0S )等的發(fā)明均是用于增強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 其中，WAAS的研究始于20世紀(jì)90年代初，是在全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System;以下簡稱GPS )完善性通道(GPS Integrality Channel; 以下簡稱GIC)和廣域差分GPS系統(tǒng)(Wide Area Differential GPS;以下 簡稱WADGPS )相結(jié)合的基礎(chǔ)上，將用于廣播監(jiān)測信息的同步軌道衛(wèi)星 (Geostationary Orbit;以下簡稱GEO)也發(fā)射測距信號供用戶觀測。WAAS 已經(jīng)通過了美國聯(lián)邦航空管理局(Federal Aviation Administration;以下 簡稱FAA)的認(rèn)證，其精度完全可以滿足地基增強(qiáng)系統(tǒng)(Ground Based Augmentation System;以下簡稱GBAS )的服務(wù)等級(GBAS Service Levels; 以下簡稱GSL) C (此處C為服務(wù)等級)的需求，但其可用性卻不能滿足GSL C的標(biāo)準(zhǔn)。LAAS是FAA開發(fā)的一種GBAS,支持GPS差分精密進(jìn)近和著陸。在 正常情況下，LAAS可以大大提高定位精度，且其完好性、連續(xù)性和可用性也 達(dá)到GSLC甚至GSLE的標(biāo)準(zhǔn)，但LAAS對電離層風(fēng)暴的監(jiān)測能力較差，因此也很難獲得FAA的認(rèn)證。
基于上述問題，目前，研究者又提出了一種局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)(Local Airport Monitor;以下簡稱LAM) , LAM將WAAS和LAAS結(jié)合在一起，在 提高衛(wèi)星導(dǎo)航的定位精度以及各個(gè)性能的同時(shí)，消除電離層風(fēng)暴對系統(tǒng)的影 響。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的LAM的設(shè)計(jì)是基于單接收機(jī)的，如果該接收機(jī)發(fā)生 故障，將會影響LAM系統(tǒng)的完好性和可用性，從而不能保證系統(tǒng)的健壯性和 連續(xù)性，不能滿足系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于多接收機(jī)的局 域機(jī)場監(jiān)視方法和系統(tǒng)，提高系統(tǒng)對故障的監(jiān)測和判斷能力，在保證系統(tǒng)精 度的前提下，提高系統(tǒng)的完好性、可用性和連續(xù)性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方 法，包括
每個(gè)參考接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息，所述 偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)視系統(tǒng) 的偽距校正值，并將所述偽距信息發(fā)送到處理中心；
所述處理中心對所述每個(gè)參考接收機(jī)的所述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢 測結(jié)杲獲取可用的衛(wèi)星，計(jì)算所述可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校 正值，并將所述監(jiān)i見系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端；
所述機(jī)載客戶端根據(jù)所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)載用戶的偽距 值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。
本發(fā)明還提供了 一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)，包括多個(gè)參考 接收機(jī)、處理中心和機(jī)載客戶端，所述參考接收機(jī)用于接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù) 所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息，所述偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、 局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值，并將所述偽距信息發(fā)送到處理中心；
所述處理中心用于對所述參考接收機(jī)的所述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢 測結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星，計(jì)算所述可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)^L系統(tǒng)的終級偽距校 正值，并將所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)栽客戶端；
所述機(jī)栽客戶端用于根據(jù)所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)栽用戶的 偽距值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。
本發(fā)明提供的一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)^L方法和系統(tǒng)，通過多個(gè) 參考接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息并發(fā)送到處理中心， 處理中心對多個(gè)參考接收機(jī)的偽距信息進(jìn)行綜合檢測，并將綜合后的監(jiān)視系 統(tǒng)的終極偽距校正值發(fā)送到機(jī)載客戶端，機(jī)載客戶端利用監(jiān)視系統(tǒng)的終極偽 距校正值對機(jī)載用戶的偽距值進(jìn)行校正并計(jì)算機(jī)載用戶的位置，提高了系統(tǒng) 對故障的監(jiān)測和判斷能力，在保證系統(tǒng)精度的前提下，提高了系統(tǒng)的完好性、 可用性和連續(xù)性。


圖l為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例的流程圖； 圖2為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例中參考接收機(jī)的 工作流程圖3為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例中處理中心的工 作流程圖4為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例中機(jī)栽客戶端的 工作流程圖5為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖； 圖6為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)的整體框架圖。
具體實(shí)施方式
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 隨著衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，世界各國都在建設(shè)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，
如美國的GPS系統(tǒng)，俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLObal Mvigation Satellite System;以下簡稱GLONASS)，以及正在建設(shè)中的歐洲的伽利略 (Galileo)系統(tǒng)。然而，由于電離層，對流層，多徑效應(yīng)和熱噪聲的影響， 以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身的問題如星歷誤差，星鐘誤差等使得衛(wèi)星導(dǎo)航在很多 應(yīng)用方面不能滿足系統(tǒng)所要求的性能指標(biāo)。例如，在民航飛機(jī)精密進(jìn)近系統(tǒng) 應(yīng)用中，不僅對衛(wèi)星導(dǎo)航精度提出了很高的要求，同時(shí)對其完好性，連續(xù)性 和可用性的要求也很苛刻。
為了解決以上問題，導(dǎo)航領(lǐng)域的研究者發(fā)明了很多輔助系統(tǒng)來增強(qiáng)衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，典型的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)有美國的WAAS和LAAS,歐盟的 EGNOS，日本的星基增強(qiáng)系統(tǒng)(Multi-Functional Satellite Augmentation System;以下簡稱MSAS)等。其中，受到美國FAA青睞的系統(tǒng)是美國的WAAS 和LAAS。 WAAS的研究開始于20世紀(jì)90年代初，當(dāng)時(shí)美國MITRE公司提出了 GIC的監(jiān)測方法，后被FAA采納，并由航空無線電技術(shù)委員會成立了專門的 研究組。GIC主要包括兩個(gè)部分地面監(jiān)測和完善性信息廣播。地面監(jiān)測站 采集GPS觀測數(shù)據(jù)并集中處理產(chǎn)生GPS完善性信息，這些完善信息再通過同 步衛(wèi)星實(shí)時(shí)廣播給用戶。完善性信息主要指GPS衛(wèi)星"可用"或"不可用" 狀態(tài)及與衛(wèi)星有關(guān)的誤差限值，用戶由此可確定觀測衛(wèi)星是否可用并計(jì)算得 到定位誤差限值。將GIC與WADGPS組合，則地面已知參考接收機(jī)能同時(shí)監(jiān)測 得到GPS的完善性和各類誤差改正數(shù)。為滿足I類精密進(jìn)近的需求，在GIC 與WADGPS組合的^Jf出上，用于廣播監(jiān)測信息的GEO也發(fā)射測距信號供用戶觀 測，以提高可用性，由此則構(gòu)成了 GPS的WAAS系統(tǒng)。WAAS系統(tǒng)的完善性監(jiān) 測不但要對GPS狀況進(jìn)行監(jiān)測，還要對廣域差分改正數(shù)的完善性進(jìn)行監(jiān)測， 作為測距源的同步衛(wèi)星的狀況及其誤差改正的完善性也需要被監(jiān)測。
目前，WAAS已經(jīng)通過了 FAA的認(rèn)證，它的精度完全可以滿足GSLC的需求，但是其可用性卻不能滿足GSL C的標(biāo)準(zhǔn)。LAAS是FAA開發(fā)的一種GBAS 系統(tǒng)，支持GPS差分精密進(jìn)近和著陸。LAAS在地面完好性測試(Integrity Monitoring test;以下簡稱IMT)中使用了數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測(Data Quality Monitoring;以下簡稱DQM)、測量質(zhì)量監(jiān)測(Measurement Quality Monitoring;以下簡稱MQM)、信號質(zhì)量監(jiān)測(Signal Qual i ty Moni tor ing 以下簡稱SQM)以及兩個(gè)階段的監(jiān)視執(zhí)行判決(Executive Monitoring;以 下簡稱EXM)等一系列措施。這樣，在正常情況下，LAAS在定位精度大大 提高的同時(shí)，其完好性、連續(xù)性和可用性也到達(dá)了 GSL C甚至GSL E的標(biāo)準(zhǔn)。 但是，當(dāng)發(fā)生電離層風(fēng)暴時(shí)，由于LAAS本身的設(shè)計(jì)對電離層風(fēng)暴的監(jiān)測能力 較差，使得LAAS的性能大大降低。針對這個(gè)問題，P. Y.Hwang設(shè)計(jì)的兩種濾 波器都可以消除電離層時(shí)間梯度的影響，但LAAS的電離層風(fēng)暴問題仍然沒有 得到很好的解決，這就使得LAAS的認(rèn)證變得復(fù)雜而且昂貴。
綜上所述，盡管WAAS獲得了認(rèn)證，但其可用性不能滿足GSL C的標(biāo)準(zhǔn)， LAAS由于無法解決電離層風(fēng)暴而使得其認(rèn)證變得很難，基于此，相關(guān)研究者 提出了LAM系統(tǒng)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中LAM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于單接收機(jī)的，如 果接收機(jī)發(fā)生故障，這種系統(tǒng)的完好性很難得到保證。
因此，在LAM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種多接收機(jī)的局域 機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)(Multi-receiver LAM;以下簡稱MLAM) ， MLAM系統(tǒng)的接收 機(jī)在接收到導(dǎo)航數(shù)據(jù)時(shí)，首先進(jìn)行各自的數(shù)據(jù)處理，在處理完之后，再由一 臺計(jì)算機(jī)對多個(gè)接收機(jī)的處理結(jié)果進(jìn)行完好性判斷，以及交叉驗(yàn)證，只有通 過驗(yàn)證的數(shù)據(jù)才通過甚高頻數(shù)據(jù)鏈播發(fā)給機(jī)載用戶。
圖1為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例的流程圖，如圖 1所示，本實(shí)施例提供的一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法具體包括如 下步驟
步驟101，每個(gè)參考接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)該衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信 息，并將偽距信息發(fā)送到處理中心。在本發(fā)明實(shí)施例中，參考接收機(jī)可以具體為MLAM參考接收機(jī)，多個(gè)MLAM 參考接收機(jī)中的每個(gè)MLAM參考接收機(jī)接收來自各自衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，其中包 括GPS星座中的衛(wèi)星和GLONASS星座中的衛(wèi)星，以及WAAS的靜止軌道衛(wèi)星 (Geo-stationary Orbit;以下簡稱GEO)。根據(jù)監(jiān)一見系統(tǒng)所在的地形條件 以及系統(tǒng)對精度、完好度等的性能要求選擇一個(gè)合適的衛(wèi)星遮蔽角，根據(jù)該 衛(wèi)星遮蔽角從各個(gè)MLAM參考接收機(jī)的可見衛(wèi)星中選擇N顆定位衛(wèi)星。需要指 出的是，由于位于地面的各個(gè)MLAM參考接收機(jī)之間的距離很近，通常小于 100米，而衛(wèi)星與地球之間的距離為20000多公里，兩者相比，各個(gè)MLAM參 考接收機(jī)之間的距離完全可以忽略不計(jì)。因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，各MLAM 參考接收機(jī)的可見衛(wèi)星是相同的。每個(gè)MLAM參考接收機(jī)接收來自各個(gè)可見衛(wèi) 星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)包括導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星信號、GEO衛(wèi)星的衛(wèi)星信號等， MLAM參考接收機(jī)根據(jù)這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息，計(jì)算得到的偽距信息包括 廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)^L系統(tǒng)的偽距校正值， 并將上述偽距信息發(fā)送到處理中心。在本發(fā)明實(shí)施例中，處理中心可以為MLAM 處理中心。
具體地，在步驟101中，根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息可以具體為首先， 每個(gè)參考接收機(jī)根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正 值。MLAM參考接收機(jī)根據(jù)接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)，即接收到的 GEO衛(wèi)星信號來計(jì)算廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值，此處的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校 正值為定位衛(wèi)星的WAAS偽距校正值。具體的計(jì)算過程包括根據(jù)WAAS電文 類型10中的信息，計(jì)算定位衛(wèi)星的WAAS長期時(shí)鐘校正值；根據(jù)航空無線電 技術(shù)委員會的標(biāo)準(zhǔn)RTCA DO-229D中提供的方法和給出的模型計(jì)算定位衛(wèi)星的 WAAS對流層校正值；根據(jù)WAAS電文類型18和26中的信息，計(jì)算定位衛(wèi)星 的WAAS電離層校正值；根據(jù)WAAS電文類型2-5, 7， 24中的信息，計(jì)算定位 衛(wèi)星的WAAS快速誤差校正值，并將WAAS快速誤差校正值與WAAS長期時(shí)鐘校 正值、WAAS對流層;&正值和WAAS電離層校正值相加得到定位衛(wèi)星的WAAS偽距校正值P/C。其次，每個(gè)參考接收機(jī)根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)和廣
域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值計(jì)算局域監(jiān)測的偽距校正值。MLAM參考接收機(jī)從接收 到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提取導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步提取定位衛(wèi)星的偽距觀測值和 栽波相位觀測值，利用載波相位值對偽距觀測值進(jìn)行平滑，得到平滑后的偽 距值/ ,,再利用該偽距值和定位衛(wèi)星與參考接收機(jī)之間的距離計(jì)算得到局域 監(jiān)測的偽距校正值/^,。再次，每個(gè)參考接收機(jī)根據(jù)廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值 和局域監(jiān)測的偽距校正值計(jì)算監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值。MLAM參考接收機(jī)利用 定位衛(wèi)星的WAAS偽距校正值^C對平滑后的偽距值/ ,進(jìn)行校正，得到監(jiān)視系 統(tǒng)的偽距校正值，即WLAM偽距校正值尸&,。
步驟102,處理中心對每個(gè)參考接收機(jī)的偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測 結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星，計(jì)算可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值， 并將監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端。
當(dāng)各個(gè)MALAM參考接收機(jī)對接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將計(jì)算得到 的偽距信息，包括定位衛(wèi)星的WAAS偽距校正值戶&、局域監(jiān)測的偽距校正值 尸/^和WLAM偽距校正值尸^,以及各個(gè)衛(wèi)星的位置和仰角發(fā)送到MALM處理中 心。MALM處理中心綜合來自各MALAM參考接收機(jī)的上述偽距信息，對這些偽 距信息進(jìn)行完好性的綜合處理，綜合各個(gè)MALAM參考接收機(jī)產(chǎn)生的偽距校正 值，使其進(jìn)行相互檢測。MALM處理中心根據(jù)檢測結(jié)果來驗(yàn)證各和對應(yīng)的定位 衛(wèi)星的可用性，計(jì)算可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終極偽距校正值尸i ^,將 該監(jiān)視系統(tǒng)的終極偽距校正值P7 ^發(fā)送給機(jī)載客戶端。
具體地，在上述步驟102中，所述處理中心對所述每個(gè)參考接收機(jī)的所 述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星可以具體包括如下步驟 首先，處理中心利用第 一偽距檢測方法對監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值進(jìn)行檢測， 并利用第二偽距檢測方法對廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值和局域監(jiān)測的偽距校正 值進(jìn)行檢測。在本實(shí)施例中，第一偽距檢測方法可以為B值4企測方法，第二偽距4企測方法可以為D值4企測方法。MALM處理中心利用B值4企測方法和D值 檢測方法的雙重檢測來對來自各個(gè)MAL雄參考接收機(jī)的偽距信息檢驗(yàn)，具體 采用B值檢測方法來檢驗(yàn)WLAM偽距校正值P&,，采用D值檢測方法來檢驗(yàn)定
位衛(wèi)星的WAAS偽距校正值尸i^和局域監(jiān)測的偽距校正值Pi ,,檢測MALAM參 考接收機(jī)發(fā)生故障的情況，實(shí)現(xiàn)對MALAM參考接收機(jī)的可用性的檢驗(yàn)。其次， 處理中心根據(jù)第一偽距檢測方法的檢測結(jié)果和第二偽距檢測方法的檢測結(jié)杲 獲取可用的偽距信息。MALM處理中心根據(jù)上述檢測過程得到的檢測結(jié)果，來 從接收到的偽距信息中獲取可用的偽距信息。需要指出的是，本步驟主要用 于防止單個(gè)參考接收機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)的漏檢情況的發(fā)生，由于在通常情況下， 單個(gè)參考接收機(jī)存在故障的先驗(yàn)概率為l(T5,則兩個(gè)參考接收機(jī)出現(xiàn)故障的概 率為10"。，可見這種情況是幾乎不可能發(fā)生的。再次，處理中心根據(jù)可用的 偽距信息獲取可用的衛(wèi)星。MALM處理中心在B值和D值雙重^r測的基礎(chǔ)上， 排除經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)的不可用的偽距信息，利用可用的偽距信息來獲取得到對 應(yīng)的定位衛(wèi)星的可用情況。
具體地，在上述步驟中，所述處理中心根據(jù)可用的偽距信息獲取可用的 衛(wèi)星可以具體為處理中心利用可用的偽距信息計(jì)算定位衛(wèi)星的偽距域誤差， 并將定位衛(wèi)星的偽距域誤差轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星組合的定位誤差。MALM處理中心通過 上述檢測過程，獲取到可用的接收機(jī)對應(yīng)的可用的偽距信息。假設(shè)待檢測的 接收機(jī)個(gè)數(shù)為M，定位衛(wèi)星個(gè)數(shù)為N，經(jīng)過雙重檢測后，判決參考接收機(jī)m對 應(yīng)的定位衛(wèi)星j的偽距信息不可用，則對于定位衛(wèi)星j來說，其偽距域誤差， 即偽距校正值為對M-1個(gè)參考接收機(jī)的平均，而不是M個(gè)參考接收機(jī)的平均 值。MALM處理中心利用轉(zhuǎn)換矩陣將定位衛(wèi)星的偽距域誤差轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星組合的 定位誤差，使得誤差由偽距域轉(zhuǎn)換到了定位域中。完成誤差的轉(zhuǎn)換之后，MALM 處理中心判斷定位誤差是否大于定位誤差門限值，如果是，則當(dāng)前的定位衛(wèi)
星為可用的衛(wèi)星。否則通過輪循去除方法從定位衛(wèi)星中獲取可用的衛(wèi)星，其 中，定位誤差門限值為用戶根據(jù)實(shí)際需求預(yù)先設(shè)定的常數(shù)，具體地，通過輪循去除方法從定位衛(wèi)星中獲取可用的衛(wèi)星可以具體為MALM處理中心按照預(yù) 設(shè)順序分別去除一顆衛(wèi)星，此處所指預(yù)設(shè)順序可以為按照衛(wèi)星的仰角升序排 序后的衛(wèi)星的順序，分別去除的含義為每次只去除其中一顆衛(wèi)星，而不是依 次去除。即當(dāng)去除第一顆衛(wèi)星時(shí)，衛(wèi)星組合中剩余N-1顆，當(dāng)去除第二顆衛(wèi) 星時(shí)，將去除的第一顆衛(wèi)星再添加到衛(wèi)星組合中，衛(wèi)星組合中仍然剩余N-l 顆。在衛(wèi)星組合中分別去除一顆衛(wèi)星后，分別計(jì)算剩余衛(wèi)星的定位誤差，即 利用轉(zhuǎn)換矩陣來得到剩余的N-l顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星組合的定位誤差。MALM處 理中心對每次計(jì)算得到的衛(wèi)星組合的定位誤差進(jìn)行判斷，當(dāng)某個(gè)衛(wèi)星組合的 定位誤差小于預(yù)設(shè)的定位誤差門限值時(shí)，則該衛(wèi)星組合中包含的剩余衛(wèi)星為 可用的衛(wèi)星，且表明本次去除的衛(wèi)星存在故障，為不可用衛(wèi)星。
MALM處理中心獲取到可用的衛(wèi)星之后，計(jì)算可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng) 的終級偽距校正值W^，具體計(jì)算方法同WLAM偽距校正值尸^,的計(jì)算類似，
并將發(fā)送給機(jī)載客戶端。
進(jìn)一步地，本實(shí)施例還可以包括當(dāng)處理中心判斷所有剩余衛(wèi)星的定位 誤差大于定位誤差門限值時(shí)，向機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息；機(jī)載客戶端根據(jù) 告警信息啟用備用系統(tǒng)。MLAM處理中心經(jīng)過輪詢?nèi)コ椒?，分別去除一顆衛(wèi) 星，并計(jì)算剩余N-1顆衛(wèi)星的定位誤差均大于定位誤差門限值時(shí)，則表明當(dāng) 前的N顆定位衛(wèi)星均不存在故障，且該N顆定位衛(wèi)星的定位誤差不能滿足系 統(tǒng)對定位精度的要求，則向機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息，通知機(jī)載用戶當(dāng)前的 N顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)不可用。機(jī)載客戶端根據(jù)告警信息啟用其 他的備用系統(tǒng)，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。
更進(jìn)一步地，本實(shí)施例還可以包括處理中心檢測剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)，當(dāng) 剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)最少衛(wèi)星個(gè)數(shù)時(shí)，向機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息；機(jī) 載客戶端根據(jù)告警信息啟用備用系統(tǒng)。MLAM處理中心在進(jìn)行輪循去除法去除 衛(wèi)星時(shí)，對剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)進(jìn)行檢測，當(dāng)剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的最少衛(wèi) 星個(gè)數(shù)時(shí)，如當(dāng)前剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)小于4個(gè)時(shí)，也向機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息，通知機(jī)載用戶當(dāng)前的N顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)不可用。機(jī)載客 戶端根據(jù)告警信息啟用其他的備用系統(tǒng)。
步驟103，機(jī)載客戶端根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)載用戶的偽 距值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。
機(jī)載客戶端接收到MLAM處理中心發(fā)送的信號之后，同MALAM參考接收機(jī) 的處理過程類似，機(jī)載客戶端從導(dǎo)航衛(wèi)星和GEO衛(wèi)星中選擇定位衛(wèi)星，接收 定位衛(wèi)星的信號，并提取定位衛(wèi)星的偽距觀測值和載波相位觀測值，利用載 波相位觀測值對偽距觀測值進(jìn)行平滑，得到平滑后的機(jī)載用戶的偽距值i / 。 機(jī)載客戶端根據(jù)接收到的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值/>《 d ，對機(jī)栽用戶的偽 距值&'進(jìn)行校正，得到最終的用戶偽距值T^。機(jī)載客戶端通過最終的用戶 偽距值i ^，利用最小二乘法來解算機(jī)載用戶的位置。
本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，通過多個(gè) 參考接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息并發(fā)送到處理中心， 處理中心對多個(gè)參考接收機(jī)的偽距信息進(jìn)行綜合檢測，并將綜合后的監(jiān)視系 統(tǒng)的終極偽距校正值發(fā)送到機(jī)載客戶端，機(jī)載客戶端利用監(jiān)視系統(tǒng)的終極偽 距校正值對機(jī)載用戶的偽距值進(jìn)行校正并計(jì)算機(jī)載用戶的位置，提高了系統(tǒng) 對故障的監(jiān)測和判斷能力，在保證系統(tǒng)精度的前提下，提高了系統(tǒng)的完好性、 可用性和連續(xù)性。
圖1以及上述步驟描述的過程為本發(fā)明實(shí)施例的總體流程，以下將通過 圖2-圖4對其中各個(gè)子流程的詳細(xì)實(shí)施方式分別進(jìn)行具體的介紹，其中包括 多個(gè)參考接收機(jī)的工作流程、處理中心的工作流程以及機(jī)載客戶端的工作流 程。圖2為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例中參考接收機(jī)的 工作流程圖，如圖2所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，多個(gè)MLAM參考接收機(jī)中的每 個(gè)參考接收機(jī)通過執(zhí)行下面的步驟來完成對接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理 步驟201，各個(gè)MLAM參考接收機(jī)同時(shí)接收來自定位衛(wèi)星的信號。 用戶根據(jù)系統(tǒng)所在的地形條件以及系統(tǒng)對精度、完好性等的要求選擇一個(gè)合適的衛(wèi)星遮蔽角，進(jìn)而從可見衛(wèi)星中選擇定位衛(wèi)星。各個(gè)MLAM參考接收 機(jī)同時(shí)接收來自定位衛(wèi)星的信號，定位衛(wèi)星包括導(dǎo)航衛(wèi)星和GEO衛(wèi)星。
步驟202，各個(gè)MLAM參考接收機(jī)計(jì)算定位衛(wèi)星與MLAM參考接收機(jī)之間的 真實(shí)距離。
根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的導(dǎo)航電文的星歷參數(shù)計(jì)算該N顆定位衛(wèi)星的地球中心 (Earth-Centered Earth-Fixed;以下簡稱ECEF)坐標(biāo)值。由于每個(gè)MLAM 參考接收機(jī)的精確位置是已知的，將該位置坐標(biāo)也轉(zhuǎn)化為ECEF坐標(biāo)值，并利 用定位衛(wèi)星的ECEF坐標(biāo)值和MLAM參考接收機(jī)的ECEF坐標(biāo)值計(jì)算定位衛(wèi)星與 MLAM參考接收機(jī)之間的距離。
步驟203，各個(gè)MLAM參考接收機(jī)獲取各自的偽距值。
MLAM參考接收機(jī)從接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提取定位衛(wèi)星的偽距觀測值R和 載波相位觀測值(i，探測載波相位觀測值中的周跳，并修復(fù)載波相位觀測值 中的周跳，以;fe正載波相位觀測值^。然后利用Hatch濾波的方法，用載波 相位觀測值^對偽距觀測值R進(jìn)行平滑，得平滑后的偽距^。其中，Hatch濾 波^^式如下式(1)所示
A(A:) = + W(" + ^^(/ s(A:-+0(A:-1》 (1 )
其中，iVs=^， r,表示濾波時(shí)間常數(shù)，7^表示測量間隔，及表示偽距觀測
值，^表示栽波相位測量，A表示平滑后的偽距。
步驟2Q4,各個(gè)MLAM參考接收機(jī)獲取WAAS偽距纟交正值。 根據(jù)WAAS電文類型10中的信息，計(jì)算定位衛(wèi)星的WAAS長期鐘差校正值， 根據(jù)航空無線電技術(shù)委員會的標(biāo)準(zhǔn)RTCA DO-229D中提供的方法和給出的模型 計(jì)算定位衛(wèi)星的WAAS對流層校正值，根據(jù)WAAS電文類型18和26中的信息， 計(jì)算定位衛(wèi)星的WAAS電離層校正值。根據(jù)WAAS電文類型2-5， 7， 24中的信 息，計(jì)算定位衛(wèi)星的WAAS快速誤差校正值，將WAAS快速誤差校正值與上述計(jì)算得到的定位衛(wèi)星的WAAS長期鐘差校正值、WAAS對流層校正值和WAAS電
離層校正值相加得到WAAS偽距校正值尸尺,。
步驟205,各個(gè)MLAM參考接收機(jī)獲取局域監(jiān)測的偽距校正值。 根據(jù)上述步驟202計(jì)算得到的定位衛(wèi)星與MLAM參考接收機(jī)之間的距離 以及步驟203計(jì)算得到的平滑后的偽距值A(chǔ),計(jì)算局域監(jiān)測的偽距校
正值P/ ,，其計(jì)算方法如下式(2)所示 戶WA (2)
步驟206,各個(gè)MLAM參考接收機(jī)獲取MLAM偽距校正值。
利用步驟204計(jì)算得到的WAAS偽距校正值P^ ，對平滑后的偽距值&進(jìn)
行校正，得到新的偽距值i^，具體校正方法如下式(3)所示
Ad + W (3)
然后計(jì)算利用步驟202計(jì)算得到的定位衛(wèi)星與MLAM參考接收機(jī)之間的距 離/ ^和新的偽距值&,，計(jì)算MLAM偽距校正值P&,,具體計(jì)算方法如下式(4 ) 所示
尸W, (4)
各個(gè)MLAM參考接收機(jī)通過上述步驟201-步驟206的各個(gè)過程，完成 了對來自定位衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理，各個(gè)MLAM參考接收機(jī)進(jìn)行上述處 理之后，將獲取到的相關(guān)信息發(fā)送到MLAM處理中心，其中包括WAAS偽距 校正值P&、局域監(jiān)測的偽距校正值P^， MLAM偽距校正值戶/^,以及衛(wèi)星的位
置和仰角發(fā)送到MLAM處理中心，MLAM處理中心再對這些信息進(jìn)行如下所 述的處理。本實(shí)施例利用了多個(gè)MLAM參考接收機(jī)，可以對各個(gè)參考接收 機(jī)產(chǎn)生的偽距校正值進(jìn)行綜合，和單接收機(jī)的系統(tǒng)相比，有效地保證了對 故障的監(jiān)測，提高了系統(tǒng)的可靠性。
圖3為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法實(shí)施例中處理中心的工 作流程圖，如圖3所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，處理中心通過執(zhí)行下面的步驟來完成對來自多個(gè)參考接收機(jī)偽距信息進(jìn)行處理
步驟301, MLAM處理中心對來自各個(gè)參考接收機(jī)信息進(jìn)行綜合。 MLAM接收多個(gè)MLAM參考接收機(jī)發(fā)送的相關(guān)信息，包括偽距信息和衛(wèi)星 信息，其中，偽距信息包括WAAS偽距校正值P^、局域監(jiān)測的偽距校正值尸i , 和MLAM偽距校正值尸/^，衛(wèi)星信息包括衛(wèi)星的位置和仰角。MLAM處理中心
將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合、匯總、和分類，以方便后續(xù)步驟的計(jì)算。 步驟302, MLAM處理中心對MLAM偽距校正值i>/ re/進(jìn)行B值檢測。
MLAM處理中心利用B值檢測方法和D值檢測方法分別對接收到的MLAM 偽距校正值W ,e,和WAAS偽距校正值PA 、局域監(jiān)測的偽距校正值Pi ,進(jìn)行檢
測，以此來實(shí)現(xiàn)對接收機(jī)故障的檢測。本步驟主要對B值檢測方法進(jìn)行說明， 先設(shè)定B值門限值BO二 ， B值門限值BO二采用如下式(5 )所示的計(jì)算方法來獲<formula>formula see original document page 17</formula>(5)
其中，j為衛(wèi)星編號，化為第m個(gè)接收機(jī)與第j顆衛(wèi)星之間的仰角，單 位為弧度。B值采用如下式(6)所示的計(jì)算方法來獲得，即令參考接收機(jī)m 有故障，則對包括此參考接收機(jī)的偽距誤差平均值與不包括此參考接收機(jī)的 偽距誤差平均值取差，便可以得到參考接收機(jī)m的故障影響對應(yīng)的偏差量<formula>formula see original document page 17</formula>(6)式中，i為參考接收機(jī)編號，j為衛(wèi)星編號。將計(jì)算所得到的B值與B值 門限值進(jìn)行比較，如果B值大于B值門限值，則MLAM處理中心將檢測結(jié)果判 決為Y,否則判決為N。
步驟303, MLAM處理中心對WAAS偽距校正值尸&和局域監(jiān)測的偽距校正 值尸^進(jìn)行D值;f全測。步驟302中的B值是對MLAM偽距校正值P/g的一個(gè)校驗(yàn)，本步驟中的D 值為對局域監(jiān)測的偽距校正值P/ ,.和WAAS偽距校正值P^的校驗(yàn)。類似地， 先計(jì)算D值門卩艮值Z)0i ， D值門卩艮值DO二采用如下式(7)所示的計(jì)算方法來獲
<formula>formula see original document page 18</formula>
式中，j為衛(wèi)星編號，尸c為系統(tǒng)的整體連續(xù)性需求，or'(q)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分
布函數(shù)的反函數(shù)。D值采用如下式(8)所示的計(jì)算方法來獲得，D值的表達(dá) 式為
<formula>formula see original document page 18</formula> ( 8 )
式中，i為參考接收機(jī)編號，j為衛(wèi)星編號，戶《。=尸《，即每個(gè)MLAM參 考接收機(jī)對應(yīng)的WAAS偽距校正值尸&均相同。將計(jì)算所得到的D值與D值門 限值進(jìn)行比較，如果D值大于D值門限值，則MLAM處理中心將檢測結(jié)果判決 為Y,否則判決為N。
步驟304, MLAM處理中心根據(jù)檢測結(jié)果獲取可用的偽距信息。 MLAM處理中心根據(jù)雙重檢測的檢測結(jié)果進(jìn)行判決，只要步驟303和步驟 304的輸出有一個(gè)是Y,就判決該參考接收機(jī)m對應(yīng)的衛(wèi)星j的偽距信息(包 括戶&、 i^和P/ ^ )不可用。然后，計(jì)算通過以上檢測的參考接收機(jī)所對應(yīng)
的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值，對于任一顆具體的衛(wèi)星j,其偽距校正值可以 通過如下式(9)所示的計(jì)算公式計(jì)算得到
<formula>formula see original document page 18</formula> (9) 其中，N為可用的參考接收機(jī)個(gè)數(shù)。 步驟305, MLAM處理中心將偽距域誤差轉(zhuǎn)化為定位誤差。為獲得更高的監(jiān)測效率，MLAM處理中心利用定位衛(wèi)星子集的轉(zhuǎn)換矩陣S 將偽距域誤差轉(zhuǎn)化為定位誤差，轉(zhuǎn)換矩陣S的具體計(jì)算方法如下式(10)所
5 = (7^『'//)-'//7'『' (10)
其中，//表示定位衛(wèi)星的幾何矩陣，由衛(wèi)星位置和接收機(jī)位置決定，『為 權(quán)值，它是由定位衛(wèi)星的參考接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)差組成的一個(gè)對角矩陣。關(guān)于這兩
個(gè)參數(shù)的詳細(xì)計(jì)算公式可以參考航空無線電技術(shù)委員會的標(biāo)準(zhǔn)RTCA DO-245A)，其中接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算方法可以采用如下式(11)所示的公式
其中，"。、",、a2、 "3、《可按照參考接收機(jī)的性能事先給定，具體可以 參考航空無線電技術(shù)委員會的標(biāo)準(zhǔn)RTCA DO-245A， W為衛(wèi)星仰角。采用如下 式(12)所示的公式計(jì)算定位誤差門限值T:
式中，^-0-'(尸c/畫)，
和 。"為所有可見
衛(wèi)星的^，蘊(yùn)和 。"的平均值，C7，滅和 。n的具體參數(shù)設(shè)置可以參考航空無線
電技術(shù)委員會的標(biāo)準(zhǔn)RTCADO-229D。需要說明的是，a，w和 。 是衛(wèi)星仰角 的函數(shù)，由于參考接收機(jī)相距很近，針對某一顆衛(wèi)星，可以認(rèn)為各站的仰角 相同。然后計(jì)算定位誤差￡，此處采用把偽距域誤差轉(zhuǎn)化到定位域誤差方法 來計(jì)算，具體方法如下式(13)所示
￡' = 5.我 (13)
其中，i^是由所有定位衛(wèi)星的尸^組成的矩陣，玄是一個(gè)lx4的矩陣，
定位誤差￡為矩陣的前三個(gè)元素的平方和的開才艮值。
步驟306, MLAM處理中心判斷定位誤差是否大于定位誤差門限值，如果 是，則執(zhí)行步驟307，否則執(zhí)行步驟308。
)步驟307, MLAM處理中心獲取可用的衛(wèi)星。
上述B值和D值檢測主要是檢測參考接收機(jī)的故障，本步驟用來檢測衛(wèi) 星的故障。根據(jù)目前可查到的文獻(xiàn)資料可知，單個(gè)衛(wèi)星故障的概率為 4. 8xl(T7，兩顆衛(wèi)星同時(shí)故障的相A率為10—'5 ,可見兩顆衛(wèi)星同時(shí)出現(xiàn)故障的 概率是很小的，因此在本實(shí)施例中不予考慮。本步驟對衛(wèi)星故障的檢測通過 下述的具體步驟來完成首先，將步驟304檢測之后的定位衛(wèi)星按照衛(wèi)星的 仰角進(jìn)行升序排序，并按照排序的順序?qū)Χㄎ恍l(wèi)星進(jìn)行編號，如定位衛(wèi)星l、 定位衛(wèi)星2…定位衛(wèi)星Q。設(shè)定一個(gè)參數(shù)k,并給其賦值為Q， k的取值范圍 為0 Q。其次，經(jīng)過判斷，當(dāng)前衛(wèi)星組合的定位誤差大于定位誤差門限值時(shí)， 在衛(wèi)星組合中添上定位衛(wèi)星k,去掉定位衛(wèi)星k+l。需要指出的是，本實(shí)施例 中規(guī)定"添上定位衛(wèi)星0"表示不添加衛(wèi)星。再次，執(zhí)行語句yt-A: + l,并 判斷k是否等于Q+l，如果是，則給機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息，通知機(jī)載用 戶目前的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)不可用，此時(shí)機(jī)載用戶可以啟用其他備用系統(tǒng)， 如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。如果k小于Q+l，則返回執(zhí)行步驟305，重新計(jì)算新的衛(wèi) 星組合的定位誤差。
步驟308, MLAM處理中心向才幾載客戶端發(fā)送監(jiān)測系統(tǒng)的終極偽距校正值
尸("和其標(biāo)準(zhǔn)偏差。
MLAM處理中心向機(jī)載客戶端發(fā)送監(jiān)測系統(tǒng)的終極偽距校正值尸i ^和其標(biāo)
準(zhǔn)偏差。此處的偽距校正值計(jì)算方法同步驟304中公式(9)所示的計(jì)算方法， 其中j為通過以上判決的任一定位衛(wèi)星，此處的標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算方法同步驟 305中的公式(11)所示的計(jì)算方法類似。
MLAM處理中心經(jīng)過上述步驟301 ~ 308對來自各MUM參考接收機(jī)的偽距 信息進(jìn)行綜合處理之后，完成對各個(gè)參考接收機(jī)和各定位衛(wèi)星的故障檢測， 并排除出現(xiàn)故障的參考接收機(jī)和定位衛(wèi)星對應(yīng)的偽距信息，將處理之后得到 的偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端進(jìn)行如下的后續(xù)處理。本實(shí)施例在現(xiàn)有技術(shù) 的基礎(chǔ)上，提出了D值檢測法，并將其與B值檢測法并行使用，減小了系統(tǒng)的漏;險(xiǎn)率。同時(shí)，本實(shí)施例利用定位誤差判決法進(jìn)行定位域的監(jiān)測，和傳統(tǒng) 的僅在偽距域檢測的方法相比，提高了監(jiān)測效率，改善了系統(tǒng)的可用性。另
外，本實(shí)施例利用了 MLAM處理中心，和單接收機(jī)且無處理中心的系統(tǒng)相比， 大大減輕了機(jī)載用戶的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
工作流程圖，如圖4所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，機(jī)栽客戶端通過執(zhí)行下面的 步驟來完成機(jī)載用戶位置的解算
步驟401 ，機(jī)載客戶端接收MLAM處理中心發(fā)送的信號。 當(dāng)MLAM處理中心對來自各接收機(jī)的偽距信息進(jìn)行處理時(shí)，根據(jù)處理結(jié)果 的不同向機(jī)載客戶端發(fā)送不同的信號。如果機(jī)載客戶端接收到的信號為MLAM 處理中心發(fā)送的告警信息，則機(jī)載用戶啟用備用系統(tǒng)，如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。 如果機(jī)載客戶端接收到的信號為MLAM處理中心發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，則機(jī)載客戶 端執(zhí)行接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號的步驟。
步驟402,機(jī)載客戶端接收定位衛(wèi)星的信號。
機(jī)載用戶根據(jù)其所在的地形條件以及系統(tǒng)對精度、完好性等的要求選擇 一個(gè)合適的衛(wèi)星遮蔽角，進(jìn)而從可見衛(wèi)星中選擇定位衛(wèi)星。如果某一顆衛(wèi)星 對于位于地面系統(tǒng)的各參考接收機(jī)不可見，但是機(jī)載系統(tǒng)可見，則將其從定 位衛(wèi)星組合中去掉。需要說明的是，在飛機(jī)進(jìn)近的過程中，機(jī)載系統(tǒng)和地面 系統(tǒng)的距離很近，而其所處的位置比地面系統(tǒng)高，所以地面系統(tǒng)可見的衛(wèi)星 在機(jī)載系統(tǒng)中一般也都可見。因此，對于某一顆衛(wèi)星，機(jī)載系統(tǒng)不可見而地 面系統(tǒng)可見的概率很小，在本發(fā)明中把這種小概率事件忽略不計(jì)。
機(jī)載客戶端接收定位衛(wèi)星的信號，從接收到的信號中提取定位衛(wèi)星的偽 距觀測值和載波相位觀測值。探測載波相位觀測值中的周跳，修復(fù)載波相位 觀測值中的周跳。并利用如公式(1)所示的Hatch濾波方法，利用載波相位 觀測值對偽距觀測值進(jìn)行平滑，得平滑后的機(jī)載用戶的偽距& 。
步驟403，機(jī)載客戶端計(jì)算最終的用戶偽距值。機(jī)載客戶端利用處理中心發(fā)送的偽距校正值Pi ^ ,對步驟402計(jì)算得到的
機(jī)載用戶的偽距《進(jìn)行校正，得到最終的用戶偽距值及_,即采用如下公式 (14 )獲得
U;+尸L (14)
步驟404，機(jī)載客戶端解算機(jī)載用戶位置。
機(jī)載客戶端利用最終的用戶偽距值/ _解算機(jī)栽用戶位置，并求其保護(hù)
級。用戶位置的解算用傳統(tǒng)的最小二乘法，此處不再贅述。用戶的保護(hù)級計(jì) 算參考航空無線電技術(shù)委員會的標(biāo)準(zhǔn)RTCA DO-245A,其中的參數(shù)cr^為根據(jù)
公式(11)所計(jì)算得到的值。
本實(shí)施例提供了一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，通過多個(gè)參考 接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息并發(fā)送到處理中心，處 理中心對多個(gè)參考接收機(jī)的偽距信息進(jìn)行綜合檢測，并將綜合后的監(jiān)視系
統(tǒng)的終極偽距校正值發(fā)送到機(jī)載客戶端，機(jī)載客戶端利用監(jiān)視系統(tǒng)的終極 偽距校正值對機(jī)載用戶的偽距值進(jìn)行校正并計(jì)算機(jī)栽用戶的位置，提高了 系統(tǒng)對故障的監(jiān)測和判斷能力，在保證系統(tǒng)精度的前提下，提高了系統(tǒng)的 完好性、可用性和連續(xù)性。本實(shí)施例提出了將連續(xù)性融入誤差門限的方法， 從而在MLAM處理中心進(jìn)行計(jì)算時(shí)便考慮連續(xù)性。本實(shí)施例在對偽距校正值的 校正時(shí)就考慮了系統(tǒng)的連續(xù)性需求，與傳統(tǒng)方法的在最后才進(jìn)行評估相比， 該方法可以在出現(xiàn)問題時(shí)進(jìn)行提前調(diào)整。本實(shí)施例對機(jī)載用戶的接收機(jī)的要 求較低，其可以不具備接收WAAS信號的功能，從而為用戶降低了成本。
圖5為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，如圖 5所示，本實(shí)施例提供了一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)，該基于多 接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)包括多個(gè)參考接收機(jī)1、處理中心2和機(jī)載客戶 端3。其中，參考接收機(jī)1用于接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距 信息，所述偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值，并將所述偽距信息發(fā)送到處理中心2。處理中心2 用于對每個(gè)參考接收機(jī)l的所述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果獲取可用 的衛(wèi)星，計(jì)算所述可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值，并將所述 監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端3。機(jī)栽客戶端3用于根據(jù)所 述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)載用戶的偽距值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。
圖6為本發(fā)明基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)的整體框架圖，如圖6 所示，每個(gè)參考接收機(jī)1接收來自各自衛(wèi)星的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，其中包括導(dǎo)航衛(wèi)星 4和GEO衛(wèi)星5。才艮據(jù)監(jiān)^L系統(tǒng)所在的地形條件以及系統(tǒng)對精度、完好度等的 性能要求選擇一個(gè)合適的衛(wèi)星遮蔽角，根據(jù)該衛(wèi)星遮蔽角從各個(gè)參考接收機(jī) 1的可見衛(wèi)星中選擇N顆定位衛(wèi)星。參考接收機(jī)1根據(jù)接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì) 算偽距信息，計(jì)算得到的偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、局域監(jiān)測 的偽距校正值和監(jiān)^L系統(tǒng)的偽距校正值，并將上述偽距信息發(fā)送到處理中心 2。處理中心2綜合來自各參考接收機(jī)1的上述偽距信息，對這些偽距信息進(jìn) 行完好性的綜合處理，綜合各個(gè)參考接收機(jī)1產(chǎn)生的偽距校正值，使其進(jìn)行 相互檢測。處理中心2根據(jù)檢測結(jié)果來驗(yàn)證各和對應(yīng)的定位衛(wèi)星的可用性， 計(jì)算可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終極偽距校正值戶i ^ ，將該監(jiān)視系統(tǒng)的終 極偽距校正值尸i^發(fā)送給機(jī)載客戶端3 。
機(jī)載客戶端3接收到處理中心2發(fā)送的信號之后，同參考接收機(jī)1的處 理過程類似，機(jī)載客戶端3從導(dǎo)航衛(wèi)星4和GEO衛(wèi)星5中選擇定位衛(wèi)星，提 取定位衛(wèi)星的偽距觀測值和載波相位觀測值，利用載波相位觀測值對偽距觀 測值進(jìn)行平滑，得到平滑后的機(jī)載用戶的偽距值i /。機(jī)載客戶端3根據(jù)接收 到的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值尸/ ^，對機(jī)載用戶的偽距值&'進(jìn)行校正，得 到最終的用戶偽距值i^。機(jī)載客戶端3通過最終的用戶偽距值及^，利用最 小二乘法來解算機(jī)載用戶的位置。
本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)，通過設(shè) 置多個(gè)參考接收機(jī)、處理中心和機(jī)載客戶端，提高了系統(tǒng)對故障的監(jiān)測和判斷能力，在保證系統(tǒng)精度的前提下，提高了系統(tǒng)的完好性、可用性和連 續(xù)性。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其 限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述實(shí)施例所機(jī)載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者 對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù) 方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在于，包括每個(gè)參考接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息，所述偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值，并將所述偽距信息發(fā)送到處理中心；所述處理中心對所述每個(gè)參考接收機(jī)的所述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星，計(jì)算所述可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值，并將所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端；所述機(jī)載客戶端根據(jù)所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)載用戶的偽距值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，所述根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息具體為所述每個(gè)參考接收機(jī)根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算所述廣域 增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值；所述每個(gè)參考接收機(jī)根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)中的導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)和所述廣域增 強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值計(jì)茅所述局域監(jiān)測的偽距校正值；所述每個(gè)參考接收機(jī)根據(jù)所述廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值和所述局域監(jiān)測 的偽距校正值計(jì)算所述監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，所述處理中心對所述每個(gè)參考接收機(jī)的所述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢 測結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星具體為所述處理中心利用第 一偽距^r測方法對所述監(jiān)^L系統(tǒng)的偽距^f交正值進(jìn)行 檢測，并利用第二偽距檢測方法對所述廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值和所述局域 監(jiān)測的偽距校正值進(jìn)行檢測；所述處理中心根據(jù)所述第一偽距檢測方法的檢測結(jié)果和所述第二偽距檢 測方法的檢測結(jié)果獲取可用的偽距信息；所述處理中心根據(jù)所述可用的偽距信息獲取可用的衛(wèi)星。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，所述處理中心根據(jù)所述可用的偽距信息獲取可用的衛(wèi)星具體為所述處理中心利用所述可用的偽距信息計(jì)算定位衛(wèi)星的偽距域誤差，并 將所述定位衛(wèi)星的偽距域誤差轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星組合的定位誤差；所述處理中心判斷當(dāng)所述定位誤差小于定位誤差門限值時(shí)，所述定位衛(wèi) 星為可用的衛(wèi)星；所述處理中心判斷當(dāng)所述定位誤差大于定位誤差門限值時(shí)，通過輪循去 除方法從所述定位衛(wèi)星中獲取可用的衛(wèi)星。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，所述將所述定位衛(wèi)星的偽距域誤差轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星組合的定位誤差具體為 所述處理中心利用轉(zhuǎn)換矩陣將所述定位衛(wèi)星的偽距域誤差轉(zhuǎn)化為所述衛(wèi)星組 合的定位誤差。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，所述通過輪循去除方法從所述定位衛(wèi)星中獲取可用的衛(wèi)星具體為所述處理中心按照預(yù)設(shè)順序分別去除一顆衛(wèi)星，并分別計(jì)算剩余衛(wèi)星的 定位誤差，獲取定位誤差小于所述定位誤差門限值的所述剩余衛(wèi)星為所述可 用的衛(wèi)星。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，還包括當(dāng)所述處理中心判斷所有所述剩余衛(wèi)星的定位誤差大于所述定位誤差門 限值時(shí)，向所述機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息；所述機(jī)載客戶端根據(jù)所述告警信息啟用備用系統(tǒng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法，其特征在 于，還包括所述處理中心檢測所述剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)，當(dāng)所述剩余衛(wèi)星的個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)最少衛(wèi)星個(gè)數(shù)時(shí)，向所述機(jī)載客戶端發(fā)送告警信息； 所述機(jī)載客戶端根據(jù)所述告警信息啟用備用系統(tǒng)。
9、 一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)參考 接收機(jī)、處理中心和機(jī)載客戶端，所述參考接收機(jī)用于接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù) 所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息，所述偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、 局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值，并將所述偽距信息發(fā)送到 處理中心；所述處理中心用于對所述參考接收機(jī)的所述偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢 測結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星，計(jì)算所述可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)^f見系統(tǒng)的終級偽距校 正值，并將所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端；所述機(jī)載客戶端用于根據(jù)所述監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)載用戶的 偽距值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多接收機(jī)的局域機(jī)場監(jiān)視方法和系統(tǒng)，方法包括每個(gè)參考接收機(jī)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算偽距信息，偽距信息包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)偽距校正值、局域監(jiān)測的偽距校正值和監(jiān)視系統(tǒng)的偽距校正值，并將所述偽距信息發(fā)送到處理中心；處理中心對每個(gè)參考接收機(jī)的偽距信息進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果獲取可用的衛(wèi)星，計(jì)算可用的衛(wèi)星對應(yīng)的監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值，并將監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值發(fā)送給機(jī)載客戶端；機(jī)載客戶端根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)的終級偽距校正值和機(jī)載用戶的偽距值計(jì)算機(jī)載用戶的位置。系統(tǒng)包括多個(gè)參考接收機(jī)、處理中心和機(jī)載客戶端。本發(fā)明在保證系統(tǒng)精度的前提下，提高了系統(tǒng)的完好性、可用性和連續(xù)性。
文檔編號G01S5/14GK101419275SQ200810239099
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者軍 張, 張淼艷, 朱衍波, 王志鵬, 瑞 薛 申請人:北京航空航天大學(xué)