[发明专利]地基增强系统的电离层异常监测方法、装置以及系统

说明书

本发明提供一种地基增强系统的电离层异常监测方法、装置以及系统，该方法包括：接收各导航卫星的测量信息；对每一导航卫星的测量信息进行预处理；将每一导航卫星的测量信息的Jensen‑Renyi散度度量作为概率分布估计的成本函数，使用拟牛顿法进行迭代计算，估计出每一导航卫星的测量信息的概率分布；对预处理后的每一导航卫星的测量信息中的码伪距测量信息以及载波相位伪距测量信息，分别对应按双积分高斯‑马尔科夫过程以及双积分布朗运动过程建模，得到离散时间状态方程，并根据每一导航卫星的测量信息的概率分布以及离散时间状态方程，利用非线性估计方法获得电离层延迟的估计矩阵；对电离层延迟的估计矩阵进行累积计算得到延迟累积值，监测电离层是否发生异常。本发明能提高离层异常监测的精准度。

技术领域

本发明涉及GBAS技术领域，尤其涉及一种地基增强系统的电离层异常监测方法、装置以及系统。

背景技术

以卫星导航为代表的全球卫星导航系统，以全天候、自动化等显著优势应用于各领域。但由于广播星历固有的特性，并不能完全满足航空等特殊行业的需求，为满足各飞行阶段所需定位精度、完好性、连续性和可用性等导航性能要求，航空导航领域引入了包括地基增强系统(GBAS)等卫星导航增强系统。导航卫星发射的无线电信号在穿越电离层时，会产生与电子总量及电磁波频率相关的距离误差、载波相位比自由空间的速度超前、多普勒频移的误差、射频脉冲畸变、信号振幅衰减及突跃、相位闪烁等不利影响，造成GBAS系统无法区分星载故障，威胁GBAS的性能。GBAS系统需要具备检测电离层威胁的技术，保障航空器飞行安全。

目前，由于国际民航组织标准规定，GBAS系统使用单频伪距差分定位技术，其地面站使用码伪距测量，其测量噪声远大于载波相位测量的，但不存在整周模糊度问题，无需初始化，解算时间较短，准确度比较高；同时使用载波相位测量对码伪距测量进行平滑。现有的电离层异常检测通常采用多接收机配对或双频方式。例如，公开号为CN106226785B的中国发明专利，公开了“电离层异常监测模型建立方法和装置”，其通过预设区域内目标参考站对的电离层梯度统计，实现电离层异常监测。此种方法存在缺陷，需要通过安装在地理位置间隔较大的参考接收机配对进行处理，并且不能缓解错误测量引起的异常，需要人工进行筛选，判断是否由真实的电离层事件引起。公开号为CN107015245B的中国发明专利，公开了“电离层活跃程度的监测方法及系统、定位终端、存储器”，公开了根据预设规则选择卫星的载波相位的两个频率计算电离层变化率，实现电离层活跃度监测。此种方法存在缺陷，需要同时处理两个频率上的测量，而按照国际民航组织标准规定，GBAS系统的机载子系统、地面站均使用单频检测方式，因此不适用于GBAS系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种地基增强系统的电离层异常监测方法、装置以及系统，以提高电离层异常监测的精准度。

一方面，本发明提供一种地基增强系统的电离层异常监测方法，包括：

接收各导航卫星的测量信息，所述测量信息包括码伪距测量信息以及载波相位伪距测量信息等；并根据预设的预处理算法，对每一导航卫星的测量信息进行预处理；

将每一导航卫星的测量信息的Jensen-Renyi散度度量作为概率分布估计的成本函数，使用拟牛顿法进行迭代计算，估计出每一导航卫星的测量信息的概率分布；

对预处理后的每一导航卫星的测量信息中的码伪距测量信息以及载波相位伪距测量信息，分别对应按双积分高斯-马尔科夫过程以及双积分布朗运动过程建模，得到离散时间状态方程，并根据每一导航卫星的测量信息的概率分布以及离散时间状态方程，利用非线性估计方法获得电离层延迟的估计矩阵；

对所述电离层延迟的估计矩阵进行累积计算得到延迟累积值，并根据所述延迟累积值监测所述电离层是否发生异常。

进一步地，将每一导航卫星的测量信息的Jensen-Renyi散度度量作为概率分布估计的成本函数，使用拟牛顿法进行迭代计算，估计出每一导航卫星的测量信息的概率分布的步骤，包括：