[发明专利]一种导航卫星钟慢变故障的卫星自主完好性监测方法

说明书

一种导航卫星钟慢变故障的卫星自主完好性监测方法，包括(1)二次多项式拟合：设定拟合窗长N，对窗长内的钟差数据进行二次多项式拟合，求出一阶系数a₁和二阶系数a₂；(2)监测量计算：计算相邻时刻一阶系数a₁的变化量Δa₁和每隔N个历元的一阶系数a₁变化量ΔNa₁；(3)跳变虚警监测：在进入慢变监测前，利用跳变型故障的特征，将跳变型故障从慢变型故障中分离出来；(4)利用监测量对卫星钟差进行慢变监测；(5)输出完好性标志：无论哪一级的监测进行告警，均输出完好性标志。本发明方法提出导航卫星钟跳变型故障和慢变型故障的分离，可以确保在慢变故障监测中不受跳变型故障的干扰，即不会对跳变型故障产生告警。

技术领域

本发明涉及一种导航卫星钟慢变故障的卫星自主完好性监测方法，属于卫星导航技术领域。

背景技术

随着GNSS的应用越来越广泛，用户对导航卫星完好性的需求也越来越高。卫星钟作为导航卫星的核心部件，其完好性服务性能是导航卫星完好性的重要组成部分。卫星钟的在轨故障有两种，分别是跳变型故障和慢变型故障。跳变型故障目前已经实现了在轨完好性监测，而慢变型故障由于故障潜伏期长且存在不够门限的跳变产生的慢变虚警等问题，存在一定的监测难度。

目前，可以通过以下两种方法来进行导航卫星钟的完好性监测：

方法1，接收机自主完好性监测(RAIM)；

方法2，增强系统完好性监测；

然而，上述方法存在如下问题：

(1)方法1在进行完好性监测时，需要至少5颗星来检测故障，需要至少6颗星来识别并排除故障，对卫星星座构型有很高的要求，不能保证全球完好性监测的实施。

(2)方法2地面监测站无法实时对所有导航卫星进行覆盖和监测，并且信号多次星地传输会显著影响告警时间，及时告警能力差，很难满足越来越严格的完好性需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种导航卫星钟慢变故障的卫星自主完好性监测方法，利用卫星钟差数据快速监测导航卫星钟的慢变故障，并且将跳变故障和慢变故障进行了分离，使其不会相互影响，实现了对慢变型故障的自主完好性监测。

本发明的技术解决方案是：

一种导航卫星钟慢变故障的卫星自主完好性监测方法，其特征在于步骤如下：

(1)二次多项式拟合：设定拟合窗长N，对窗长内的钟差数据进行二次多项式拟合，求出一阶系数a₁和二阶系数a₂；

卫星钟差通过如下二次多项式进行表述，即

ΔT＝a₀+a₁t+a₂t²/2

其中，ΔT为钟差，单位为s；a₀为时钟偏差，单位为s；a₁为时钟漂移，单位为s/s；a₂为漂移率，单位为s/s²；t为时间间隔，对一个拟合窗长N的钟差数据求其平均斜率，即求得该段钟差二次多项式的一阶系数a₁项，再求a₁的平均斜率即得到a₂，若窗长N中钟差数据为ΔT₁～ΔT_N，记其平均斜率为a_1,1，则有依次计算a_1,2～a_1,N，再求a₁的平均斜率，即