[发明专利]一种导航卫星精密定轨的任务成功性确定方法

说明书

本发明提供了一种导航卫星精密定轨的任务成功性确定方法，通过分析导航监测站各类软和硬件故障类型、故障发生概率、故障时间与修复时间等因素确定导航监测站可用性，结合平均用户距离精度(URE)仿真，确定导航卫星精密定轨的任务成功性，为导航卫星精密定轨算法设计优化、导航监测站可用性提高和优化布设提供依据。该方法可进一步推广应用于时间同步与钟差预报、导航信息注入、完好性监测、星座运行管理等任务的任务成功性确定，为卫星导航系统的研制建设和运行维护提供重要专业技术支持。

技术领域

本发明提供了一种导航卫星精密定轨的任务成功性确定方法，属于卫星导航系统可用性技术领域。

背景技术

定轨的任务成功性是指导航卫星在任务开始时处于可用状态的情况下，在规定的任务剖面中的任一时刻，能够使用且能完成规定功能的能力。与定轨的任务成功性相关因素包括：运行时间、硬件短期故障、硬件长期故障、软件短期故障、软件长期故障、故障检测时间、软硬件耦合故障等因素。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种导航卫星精密定轨的任务成功性确定方法。

本发明的技术解决方案是：一种导航卫星精密定轨的任务成功性确定方法，步骤如下：

(1)根据导航监测站中断发生的原因，确定导航监测站的各类相关状态；

(2)根据上述各类相关状态构建基于广义随机Petri网的导航监测站可用性模型，确定模型的稳定状态及状态转换关系；

(3)根据广义随机Petri网同构马尔科夫链，确定导航监测站微分方程，进而确定每个导航监测站可用性P_UPi；

(4)根据导航卫星精密定轨中的动力学方程和观测方程，确定导航卫星的平均用户距离精度URE计算公式；

(5)根据监测站分布及监测站中断情况，对在所有监测站均正常情况下、当任意一个监测站发生中断、任意两个监测站同时发生中断、……、任意n-4个监测站同时发生中断时各种情况进行仿真，根据仿真结果结合步骤(5)的计算公式确定上述各种中断组合情况下的实际平均用户距离精度；

(6)将步骤(5)中不同中断组合情况下的实际平均用户距离精度进行归一化处理；

(7)根据归一化结果，构建基于贝叶斯网络的导航卫星精密定轨的任务成功性模型：其中，pa_i是x_i的父节点集，其输入值为可用性为x_i表示第i个监测站，X＝{x₁,x₂,...,x_n}；导航卫星精密定轨的任务成功性P_D即为P_D＝p(X)。

进一步的，当导航卫星精密定轨的任务成功性不满足要求时，识别薄弱导航监测站，对薄弱监测站进行优化后重新执行步骤(2)-(7)，直至任务成功性满足要求。

进一步的，步骤(2)中的导航监测站的各类相关状态包括可用状态P_UP，故障状态P_DOWN；硬件或软件故障选择状态P_HOS，硬件短期或长期故障选择状态P_SOLH，硬件短期故障状态P_SH，硬件长期故障状态P_LH，备件选择状态P_SONH，备件等待状态P_SWH，硬件长期故障维修等待状态P_RWH；软件短期或长期故障选择状态P_SOLS，软件故障转移选择状态P_STHS，软件长期故障状态P_LS，软件短期故障选择状态P_ROIS，软件重启故障状态P_RS，软件自修复状态P_IS；软件故障向硬件故障转移状态P_STH。