[发明专利]一种基于低轨星座的导航完好性监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于低轨星座的导航完好性监测系统，其特征在于：包括多个低轨卫星，每个低轨卫星作为天基监测站接收导航信号，每个低轨卫星的每个接收通道上均设置数据处理模块；数据处理模块对接收的导航信号进行导航电文完好性监测和观测量完好性监测的处理，并通过星间链路与附近能够观测同一导航卫星的低轨卫星进行通信，通过其中任一低轨卫星上设置的综合处理逻辑模块对能够观测同一导航卫星的所有低轨卫星的处理结果进行冗余判决，给出最终的导航完好性监测结果；

所述的冗余判决通过下述方式实现：

若某一时刻，编号为i的导航卫星同时被N个低轨卫星监测，设置的综合处理逻辑模块的低轨卫星记为主卫星通过计数的方式对编号为i的导航卫星被标注完好性的次数超过规定的门限TH，则主卫星产生导航卫星i的告警信息；TH≤N。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的导航电文完好性监测包括新旧星历一致性检验，通过下述方式实现：

当低轨卫星接收到的导航电文更新后，通过新旧星历在相同时刻计算出的卫星位置，计算新-旧星历误差；

当新-旧星历误差在预设的门限值范围内时，则新导航卫星即新星历是正确的；当新-旧星历误差超过预设的门限值时，则认为导航电文故障，并针对该导航卫星产生完好性标志。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述的导航电文完好性监测在新旧星历一致性检验前先进行新星历的验证，具体通过下述方式实现：

在低轨卫星接收到新的导航信号时，计算新星历所表示的卫星位置；并根据卫星历书计算新导航卫星在此时的位置；

根据上述得到的两个卫星位置，确定星历-历书误差；

当星历-历书误差在预设的门限值范围内时，则新导航卫星即新星历是正确的；当星历-历书误差超过预设的门限值时，则认为导航电文故障，并针对该导航卫星产生完好性标志。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的观测量完好性监测包括载波相位监测，通过下述方式实现：

(1)低轨卫星接收机每个通道在每个监测时刻k执行如下步骤：

(1.1)根据正确星历计算出的低轨卫星接收机至导航卫星的几何距离R(k)以及卫星时钟修正τ(k)以及载波相位观测量φ(k)，计算载波相位修正量φ_c(k)；

(1.2)对载波相位修正量φ_c(k)进行处理，移除可能存在的接收机时钟漂移，得到φ_m(k)；

(1.3)对连续n个历元的φ_m(k)进行二次多项式拟合，进而确定卫星钟差方程的时钟漂移a₁(k)以及a₁(k)的相邻时刻的变化量Δa₁(k)；

(2)将a₁(k)、Δa₁(k)作为监测量，当低轨卫星接收机多个通道同时告警时，分别将两个监测量与各自的门限值进行比较，若超过门限值，则寻找超过门限值的监测量最大值，如果同一时刻只有一个监测量最大值或者两个监测量最大值在相同通道，则针对监测量最大值所在通道对应的导航卫星产生完好性标志，并输出故障导航卫星编号；若同一时刻两个监测量最大值不在相同通道，则认为低轨卫星接收机故障。