[发明专利]一种用于星基增强系统的双频测距误差参数生成方法

说明书

本发明提供了一种用于星基增强系统的双频测距误差参数生成方法，通过4个以上监测站观测到的某颗卫星的双频伪距观测量和载波相位观测量计算该颗卫星的星历时钟改正数协方差矩阵，将协方差矩阵在服务区域内最大投影值的均方根作为双频测距误差。本发明具有较强的工程实用性，解决了实际应用中无法实时计算修正误差的问题，能够确保DFMC SBAS服务中DFRE参数生成的准确性。

技术领域

本发明属于卫星导航增强技术领域，是双频多星座(Dual-Frequency Multi-Constellation,DFMC)星基增强系统(Satellite Based Augmentation System,SBAS)中一种计算双频测距误差(Dual-Frequency Range Error,DFRE)完好性参数的方法。

背景技术

目前正在运行的SBAS系统均为单频(Single-Frequency,SF)SBAS。由于电离层异常对服务性能的影响，SF SBAS服务性能尚未达到一类精密进近(CATegory-I,CAT-I)的指标要求。为了消除电离层异常对服务性能的影响，并利用多卫星导航系统的几何布局提高增强星座服务性能，SBAS互操作工作组(Interoperate Working Group,IWG)和国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)双频多星座星基增强系统标准与建议工作组(DFMC SBAS SARPS working group,DS2)正在研究并制定DFMC SBAS国际标准，以期实现CAT-I指标服务性能。

DFMC SBAS系统架构如图1所示，最多可以同时增强92颗卫星，增强对象为全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、伽利略系统(GALILEO)、北斗全球卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System,BDS)和格洛纳斯系统(GLONASS)。通过SBAS卫星的L5信号向用户播发卫星时钟改正数和星历改正数等差分参数，以及DFRE和降效协方差矩阵等完好性参数，实现定位精度和完好性等服务性能的提升。由于在双频定位模式下，用户可自行消除电离层延迟的影响，DFMC SBAS不再播发与电离层有关的差分和完好性参数。

DFRE是DFMC SBAS的重要完好性参数，反映的是卫星星历和时钟改正数的修正效果，以均方差σ_DFRE的形式供用户使用，用户利用σ_DFRE进行保护级计算，并与当前航路阶段的告警门限进行比较，以判定系统服务是否可用。DFRE(σ_DFRE)需要以一定的概率对卫星星历时钟改正数修正残差在服务区域内投影的最大值形成包络，以保证该参数能够反映当前卫星在服务区域内的最差性能。

目前，国外尚未有公开文献对DFRE解算方法进行描述，国内也未见DFRE的相关研究成果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种有效的DFRE完好性参数生成方法，能够确保DFMC SBAS服务中DFRE参数生成的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，M个监测站采集所监测到卫星的双频伪距观测量、双频载波相位观测量和导航电文，监测站i观测到卫星j在L1和L5频点上的伪距观测量分别为和i＝1，2，…，M，在L1和L5频点上的载波相位观测量分别为和

步骤2，对监测站i观测到卫星j的双频伪距观测量和双频载波相位观测量进行数据预处理，利用前若干采样时刻的载波观测量外推出当前时刻的观测量，并将此观测量与当前时刻接收机的载波相位观测量比较，如果差值没有超出设定门限则认为没有周跳出现，进而利用载波相位观测量对伪距观测量进行平滑；利用L1和L5频点平滑后的伪距观测量消除电离层延迟，得到消除电离层延迟后的伪距观测量