專利名稱：多星座sbas系統(tǒng)時差改正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，是基于多星座星基增強系統(tǒng)(SBAS)的系統(tǒng)時差改正方法。

背景技術(shù)：
SBAS是一種利用GEO作為通信鏈路提供GNSS差分改正數(shù)據(jù)與完好性信息的廣域差分系統(tǒng)，其目標是滿足民航從航路飛行階段到垂向引導(dǎo)精密進近階段的導(dǎo)航系統(tǒng)需求?，F(xiàn)有的SBAS包括美國的WAAS、歐洲的EGNOS、中國的SNAS、日本的MSAS以及印度的GAGAN。
現(xiàn)有的SBAS為獨立的區(qū)域系統(tǒng)，僅能夠為自身的導(dǎo)航系統(tǒng)提供差分改正數(shù)據(jù)與完好性信息。然而，隨著GPS現(xiàn)代化的不斷發(fā)展、Galileo系統(tǒng)與我國北斗系統(tǒng)的日趨成熟，多星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將成為衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的主流方向。因此，在星基增強技術(shù)領(lǐng)域，多星座星基增強技術(shù)將成為未來研究的主要課題。
多星座星基增強技術(shù)會帶來顯著的益處，例如，由于可修正衛(wèi)星數(shù)目的增加，可用星的幾何分布得到改善，使得GDOP值相應(yīng)地減小，進一步提高各類用戶的定位精度并降低完好性保護門限；同時，導(dǎo)航系統(tǒng)的增多使得衛(wèi)星數(shù)目成倍增加，因此，電離層延遲網(wǎng)格校正所需的有效樣本數(shù)目成倍增加，校正精度提高，使得完好性監(jiān)測更加準確，從而提高系統(tǒng)服務(wù)的連續(xù)性與可用性。
然而，在多星座SBAS中，系統(tǒng)時差將作為未知項存在于測量偽距中，由它帶來的用戶等效距離誤差是十分巨大的。因此，解算系統(tǒng)時差成為多星座SBAS所需解決的關(guān)鍵問題。在完成系統(tǒng)時差解算后，系統(tǒng)需要建立準確的系統(tǒng)時差模型以使用戶能夠修正偽距中的系統(tǒng)時差，從而使得系統(tǒng)時差模型的準確建立成為多星座星基增強技術(shù)的又一關(guān)鍵問題。與此同時，SBAS還應(yīng)廣播系統(tǒng)時差改正數(shù)對應(yīng)的誤差信息，并使得此誤差改正信息滿足完好性需求。
目前，關(guān)于多星座星基增強技術(shù)的研究尚處于起步階段，國際上關(guān)于多星座SBAS的研究文獻較少，且多數(shù)研究著眼于該技術(shù)對系統(tǒng)性能的提高，而尚未提及系統(tǒng)時差的改正問題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法，該方法能夠解決多星座SBAS的系統(tǒng)時差解算問題，并給出系統(tǒng)時差的播發(fā)方式以及與系統(tǒng)時差對應(yīng)的完好性信息的計算方法。
本發(fā)明提供的多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法包括以下步驟 步驟一確定基準時間系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)確定SBAS所需計算的系統(tǒng)時差的數(shù)目；所述系統(tǒng)時差的數(shù)目當基準時間系統(tǒng)與某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)目減一，當基準時間系統(tǒng)不與任一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)目； 步驟二計算不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差； (a)計算SBAS監(jiān)測站接收機鐘差Δtref，k； 其中，c表示光速，K表示基準站k與時鐘同步站r共視的衛(wèi)星數(shù)目，且K≥1，Δtr為時鐘同步站的接收機鐘差，

為基準站k與時鐘同步站r的所有共視衛(wèi)星的測量值； (b)利用監(jiān)測站數(shù)據(jù)計算修正衛(wèi)星的廣播星歷誤差； 其中ΔRsv為衛(wèi)星星歷誤差，

為衛(wèi)星廣播星歷誤差估計值； (c)計算導(dǎo)航系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差Δtsystem； 其中N表示時鐘同步站的數(shù)目，M表示時鐘同步站觀測到的某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的修正衛(wèi)星的數(shù)目， 步驟三建立多星座SBAS系統(tǒng)時差模型并確定播發(fā)參數(shù)； 步驟四計算系統(tǒng)時差的完好性信息。
步驟a計算觀測時刻系統(tǒng)時差的擬合誤差esysTr(t)， 式中Δtmeasuresystem為t時刻的系統(tǒng)時差，

為系統(tǒng)時差的擬合值； 步驟b計算更新間隔內(nèi)的誤差序列； 步驟c計算誤差序列的統(tǒng)計限值， 式中，κ(Pr)表示99.9％置信概率對應(yīng)的分位數(shù)； 步驟d計算更新時刻系統(tǒng)時差的絕對誤差
步驟e計算系統(tǒng)時差校正誤差STCE， 式中，1≤r≤N。
本發(fā)明提供的多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法對多星座SBAS系統(tǒng)時差進行精確計算，減少了用戶等效距離誤差，提高了多星座SBAS系統(tǒng)的定位精度；同時本發(fā)明的改正方法提供了一種系統(tǒng)時差的完好性信息的計算方法，該方法消除了各時間系統(tǒng)與接收機時間系統(tǒng)的時差影響，為用戶提供精確的導(dǎo)航定位完好性信息。



圖1表示本發(fā)明提供的多星座SBAS時差改正方法流程圖； 圖2表示本發(fā)明中系統(tǒng)時差的計算流程圖； 圖3表示本發(fā)明中系統(tǒng)時差的完好性信息計算流程圖； 圖4表示實施例得到的GPS與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差的估計值與真實值曲線； 圖5表示實施例得到的GPS與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差的估計誤差曲線； 圖6表示實施例得到的Galileo系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差的估計值與真實值曲線； 圖7表示實施例得到的Galileo系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差的估計誤差曲線； 圖8表示實施例得到的GPS與基準時間系統(tǒng)間系統(tǒng)時差校正誤差與擬合誤差曲線； 圖9表示實施例得到的Galileo系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間系統(tǒng)時差校正誤差與擬合誤差曲線。

具體實施例方式 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明是一種基于多星座SBAS的系統(tǒng)時差改正方法，它能夠為用戶提供不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差以及與系統(tǒng)時差對應(yīng)的完好性信息。所述方法的流程如圖1所示，具體包括如下步驟 步驟一確定基準時間系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)確定SBAS所需計算的系統(tǒng)時差的數(shù)目。
假設(shè)多星座SBAS中的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)目為m，基準時間系統(tǒng)由SBAS根據(jù)中心站的時間系統(tǒng)確定。SBAS所需計算的系統(tǒng)時差為不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的時差，所需計算的系統(tǒng)時差數(shù)分以下兩種情況分析 情況一基準時間系統(tǒng)與某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同 由于基準時間系統(tǒng)只可能與某一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同，因此，所需計算的系統(tǒng)時差個數(shù)為排除與基準時間系統(tǒng)相同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)后，其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的總數(shù)，即m-1。
情況二基準時間系統(tǒng)不與任何衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同 當基準時間系統(tǒng)不與任何衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時，SBAS需要計算當前所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的時差。因此，所需計算的系統(tǒng)時差個數(shù)為m。
步驟二計算不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差 該步驟的流程如圖2所示， (1)計算SBAS基準站接收機鐘差Δtref，k 星基增強系統(tǒng)基準站接收機測量的衛(wèi)星觀測偽距值ρrefsv可由下式表示 式(1)中，c表示光速，Rrefsv表示衛(wèi)星至基準站的幾何距離，Δtref表示基準站接收機時鐘相對于基準時間系統(tǒng)的時間偏差，dnoise表示接收機熱噪聲引起的誤差，dmultipath表示多徑偏差，diono表示電離層延遲，dtropo表示對流層延遲，Δtsv表示衛(wèi)星廣播時鐘誤差，Δtsystem表示衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差，當滿足步驟一中的情況一時，Δtsystem＝0。
基準站觀測偽距數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理能夠減弱接收機熱噪聲及多徑的影響，同時能夠消除電離層與對流層延遲，可得式(2) (2) 式(2)中，(xs，ys，zs)表示衛(wèi)星廣播星歷位置，(xref，yref，zref)表示基準站位置，ΔRsv＝(Δxs，Δys，Δzs)表示衛(wèi)星廣播星歷誤差，lrefsv表示基準站至衛(wèi)星的方向矢量，其中，δdnoise表示熱噪聲殘差，δdmultipath表示多徑殘差，δdiono表示電離層殘差，δdtropo表示對流層殘差。
在SBAS的時鐘同步站中，接收機時鐘與基準時間系統(tǒng)時鐘保持同步，因此，其接收機鐘差為已知項。選取與時鐘同步站r共視相同衛(wèi)星的基準站k，對于某共視衛(wèi)星，利用式(2)可得 由式(3)與(4)做差可得 (5) 式(5)稱為“單差”方程。式(3)至(5)中，Δρref，ksv與Δrsv分別表示基準站k與時鐘同步站r的測量值；lref，ksv與lrsv分別表示基準站k與時鐘同步站r至衛(wèi)星的方向矢量，Δtref，k與Δtr分別表示基準站k與時鐘同步站r的接收機鐘差， 在基準站k與時鐘同步站r距離不遠或衛(wèi)星廣播星歷誤差較小的情況下，對基準站k與時鐘同步站r的所有共視衛(wèi)星的測量值

做統(tǒng)計平均，可得 式(6)中，K表示基準站k與時鐘同步站r共視的衛(wèi)星數(shù)目，且K≥1，由于時鐘同步站的接收機鐘差Δtr為已知項，因此，基準站k的接收機鐘差Δtref，k可由下式計算得到 (2)計算衛(wèi)星廣播星歷誤差 首先消除基準站k與時鐘同步站r的接收機鐘差，即在

中消除(Δtref，k-Δtr)，然后“單差”方程(5)可化為 (8) 對同一衛(wèi)星選取多個“單差”方程，解算衛(wèi)星廣播星歷誤差ΔRsv，其中，“單差”方程個數(shù)應(yīng)不小于3，即共視同一衛(wèi)星的基準站的數(shù)目不小于4，且稱此類衛(wèi)星為可修正衛(wèi)星。假設(shè)解算出來的衛(wèi)星廣播星歷誤差估計值為則衛(wèi)星廣播星歷的校正誤差δRsv可以表示為 (3)計算導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差 對衛(wèi)星廣播星歷誤差ΔRsv進行修正后，由式(2)可得 (10) 式(10)中，

表示經(jīng)星歷修正后的衛(wèi)星位置。
為得到準確的系統(tǒng)時差，采用時鐘同步站的觀測數(shù)據(jù)，由于時鐘同步站的接收機鐘差Δtr已知，式(10)可轉(zhuǎn)化為 (11) 式(11)中，由于δRsv很小且δRsv的各個分量遵循高斯分布，不同衛(wèi)星的Δtsv符號不同。因此，針對同一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由時鐘同步站的Δρk值可得該導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差Δtsystem 式(12)中，N表示時鐘同步站的數(shù)目，M表示時鐘同步站觀測到的某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可修正衛(wèi)星的數(shù)目。
同理，可計算其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差。
步驟三建立多星座SBAS系統(tǒng)時差模型并確定播發(fā)參數(shù)的數(shù)目 在多星座SBAS中，系統(tǒng)時差可由系統(tǒng)時鐘初始偏差、頻率偏差與頻率漂移來描述，對系統(tǒng)時差采用以下二階多項式模型進行擬合 Δtsystem＝a0+a1·(t-toc)+a2·(t-toc)2(13) 式(13)中，a0表示衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的初始時間偏差；a1表示時鐘的頻率偏差系數(shù)；a2表示時鐘的頻率漂移系數(shù)，t表示衛(wèi)星信號播發(fā)時刻，toc表示系統(tǒng)時差修正參數(shù)的參考時刻。
由此可知，每個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差需要播發(fā)1個時間參數(shù)toc以及3個系統(tǒng)時差模型參數(shù)a0、a1、a2。因此，對于步驟一中的情況一，SBAS所需播發(fā)參數(shù)的數(shù)目為3·(m-1)+1＝3m-2；對于步驟一中的情況二，播發(fā)參數(shù)的數(shù)目為3m+1。
步驟四計算系統(tǒng)時差的完好性信息 由于tk時刻的系統(tǒng)時差改正數(shù)將要應(yīng)用在后一個更新間隔τ的任意時間t(tk＜t≤tk+τ)內(nèi)，而其計算是在前一個更新間隔內(nèi)完成。因此，將系統(tǒng)時差的完好性信息-系統(tǒng)時差校正誤差分為兩部分考慮更新間隔內(nèi)的誤差變化和tk時刻的校正誤差。計算流程如圖3，具體如下 (1)計算觀測時刻系統(tǒng)時差的擬合誤差esysTr(t) 時鐘同步站r可根據(jù)t時刻觀測到的同一星座的衛(wèi)星計算該時刻的系統(tǒng)時差Δtmeasuresystem；同時，利用系統(tǒng)播發(fā)的系統(tǒng)時差改正參數(shù)計算系統(tǒng)時差的擬合值

因此，二者之間的差值稱為擬合誤差esysTr(t)，即 (2)計算更新間隔內(nèi)的誤差序列 假設(shè)SBAS基準站向中心站傳輸數(shù)據(jù)的更新率為trefresh(單位秒)，系統(tǒng)時差改正數(shù)的更新間隔為τ(單位秒)，則在更新間隔τ內(nèi)，根據(jù)時鐘同步站r的數(shù)據(jù)能夠計算出S＝τ/trefresh個esysTr(t)作為一組誤差序列。
(3)計算誤差序列的統(tǒng)計限值 在一個更新間隔τ內(nèi)，計算時鐘同步站r的誤差序列統(tǒng)計限值，即 式(15)中，κ(Pr)表示99.9％置信概率對應(yīng)的分位數(shù)。
(4)計算更新時刻系統(tǒng)時差的絕對誤差
在tk時刻，系統(tǒng)時差的絕對誤差

為 式(16)中，Δρk所表示含義同步驟二，a0、a1與a2分別表示系統(tǒng)廣播的系統(tǒng)時差改正參數(shù)，toc表示系統(tǒng)時差修正參數(shù)的參考時刻。
(5)計算系統(tǒng)時差校正誤差STCE 在下一個更新間隔內(nèi)，令所有時鐘同步站的誤差序列統(tǒng)計限值的最大值為max{EsysTr}，系統(tǒng)時差校正誤差STCE可通過式(17)計算得到 式(17)中，1≤r≤N。STCE能夠以99.9％的概率包絡(luò)下一個更新間隔內(nèi)的系統(tǒng)時差的擬合誤差。
利用本發(fā)明提供的方法，有以下具體實施例 實施例利用中國的星基增強系統(tǒng)-SNAS監(jiān)測GPS衛(wèi)星與Galileo衛(wèi)星，選取30個基準站構(gòu)成SNAS監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其中有5個時鐘同步站，仿真時間為2400秒?；鶞蕰r間系統(tǒng)為SNAS遵循的北斗時間系統(tǒng)，SNAS將為服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶提供GPS、Galileo系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差改正數(shù)以及系統(tǒng)時差改正的完好性信息。
步驟一確定基準時間系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)確定SBAS所需計算的系統(tǒng)時差的數(shù)目。
確定基準時間系統(tǒng)為北斗的時間系統(tǒng)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)m為2，分別為GPS與Galileo系統(tǒng)。由于GPS、Galileo時間系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)均不一致，因此，根據(jù)情況二可知，所需計算的系統(tǒng)時差數(shù)為2，分別為GPS、Galileo系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差。
步驟二計算不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差。
(1)計算SBAS基準站接收機鐘差A(yù)tref，k 在仿真中，t＝1500s時，計算SNAS基準站k(1≤k≤25)與距離其最近的時鐘同步站r(1≤r≤5)共視衛(wèi)星數(shù)目K。根據(jù)式(7)，可得基準站k的接收機鐘差Δtref，k (2)計算衛(wèi)星廣播星歷誤差 SBAS僅能夠為可修正衛(wèi)星提供星歷的差分改正數(shù)據(jù)。t＝1500s時，可修正衛(wèi)星數(shù)為20，可修正衛(wèi)星及共視每顆可修正星的基準站數(shù)如表1所示。
表1 可修正衛(wèi)星及共視每顆可修正衛(wèi)星的基準站數(shù)目 表1中A2、B1、B2、C 1、C2、D3、E1、E2、E4表示GPS的可修正衛(wèi)星，G2、G3、G4、G5、G10、G11、G17、G18、G21、G22、G23表示Galileo系統(tǒng)的可修正衛(wèi)星。利用共視同一衛(wèi)星的基準站數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(8)解算衛(wèi)星廣播星歷誤差估計值為從而對可修正衛(wèi)星的廣播星歷進行修正。
(3)計算導(dǎo)航系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差 時鐘同步站r(1≤r≤5)觀測到的可修正衛(wèi)星數(shù)如表2所示。
表2 時鐘同步站觀測到的可修正衛(wèi)星數(shù)目
根據(jù)N表示時鐘同步站的數(shù)目，M表示可修正衛(wèi)星數(shù)目，由此可得GPS、Galileo系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差，如表3所示。
表3 GPS、Galileo系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差(單位米) 步驟三建立多星座SBAS系統(tǒng)時差模型并確定播發(fā)參數(shù) 選取參考時刻toc＝1500s，根據(jù)二階多項式模型Δtsystem＝a0+a1·(t-toc)+a2·(t-toc)2擬合前一時間間隔內(nèi)系統(tǒng)時差的計算值，得到GPS、Galileo系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差播發(fā)參數(shù)，如表4所示。
表4 GPS、Galileo系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差播發(fā)參數(shù)
如表4所示，由于基準時間系統(tǒng)與GPS時間系統(tǒng)、Galileo時間系統(tǒng)均不相同，因此，所需播發(fā)的參數(shù)個數(shù)為3m+1＝3×2+1＝7。
步驟四計算系統(tǒng)時差的完好性信息 (1)計算觀測時刻系統(tǒng)時差的擬合誤差 時鐘同步站r(1≤r≤5)在t＝1500s時觀測到的可修正衛(wèi)星數(shù)目如表2所示。根據(jù)時鐘同步站r的數(shù)據(jù)可計算出t時刻的GPS系統(tǒng)時差 其中，K表示可修正GPS衛(wèi)星數(shù)目。同時，利用系統(tǒng)廣播的系統(tǒng)時差改正參數(shù)可得GPS系統(tǒng)時差的擬合值 二者相減可得擬合誤差 同理，可計算Galileo系統(tǒng)時差的擬合誤差。
(2)計算更新間隔內(nèi)的誤差序列 設(shè)定SNAS基準站向中心站傳輸數(shù)據(jù)的更新率為6s，系統(tǒng)時差改正數(shù)的更新間隔τ為60s，則在上一更新間隔內(nèi)，時鐘同步站r能夠計算出10個esysTr(tx)(1≤x≤10)作為一組誤差序列，誤差序列值如表5、6所示。
表5 時鐘同步站的GPS誤差序列值(單位米)
表6 時鐘同步站的Galileo誤差序列值(單位米)

(3)計算誤差序列的統(tǒng)計限值 在此更新間隔內(nèi)，根據(jù)公式計算每個時鐘同步站誤差序列的統(tǒng)計限值；根據(jù)STCE能夠以99.9％的概率包絡(luò)下一個更新間隔內(nèi)的系統(tǒng)時差的擬合誤差，查表確定分位數(shù)κ(Pr)取值為3.29，誤差序列統(tǒng)計限值計算結(jié)果如表7。
表7 時鐘同步站的誤差序列統(tǒng)計限值(單位米)
(4)計算更新時刻系統(tǒng)時差的絕對誤差 根據(jù)公式(16)計算更新時刻t＝1500s時的系統(tǒng)時差絕對誤差如表8所示。
表8 系統(tǒng)時差絕對誤差(單位米)
(5)計算系統(tǒng)時差校正誤差 由表7可知，時鐘同步站得到的GPS與Galileo系統(tǒng)的誤差序列統(tǒng)計限值的最大值分別為2.4196和2.0872，根據(jù)計算系統(tǒng)時差校正誤差，結(jié)果將應(yīng)用在下一個更新間隔(1500，1560)內(nèi)，結(jié)果如表9所示。
表9 系統(tǒng)時差校正誤差(STCE)(單位米)
仿真時間段內(nèi)的GPS與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差的估計值與真實值如圖4所示，估計誤差如圖5所示。Galileo與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差的估計值與真實值如圖6所示，估計誤差如圖7所示。由圖4至圖7可知，GPS與北斗系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差估計誤值在(-1m～0.8m)范圍內(nèi)，Galileo與北斗系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差估計誤差在(-0.6m～0.6m)范圍內(nèi)，可見，利用本發(fā)明提供的改正方法能夠準確解算出導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差。
GPS、Galileo系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間系統(tǒng)時差校正誤差與擬合誤差如圖8、9所示。由圖8、9可知，每個更新時刻計算出的GPS、Galileo與北斗系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差校正誤差能夠包絡(luò)下一個更新間隔內(nèi)的系統(tǒng)時差的擬合誤差。由此可知，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法可以獲得準確的系統(tǒng)時差完好性信息。
權(quán)利要求
1、一種多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法，其特征在于，包括如下步驟
步驟一確定基準時間系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)確定SBAS所需計算的系統(tǒng)時差的數(shù)目；所述系統(tǒng)時差的數(shù)目當基準時間系統(tǒng)與某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)目減一，當基準時間系統(tǒng)不與任一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)目；
步驟二計算不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差；
(a)計算SBAS監(jiān)測站接收機鐘差Δtref，k；
其中，c表示光速，K表示基準站k與時鐘同步站r共視的衛(wèi)星數(shù)目，且K≥1，Δtr為時鐘同步站的接收機鐘差，
為基準站k與時鐘同步站r的所有共視衛(wèi)星的測量值；
(b)計算衛(wèi)星廣播星歷誤差；假設(shè)由單差方程解算出來的衛(wèi)星廣播星歷誤差估計值為則衛(wèi)星廣播星歷的校正誤差δRsv為
其中ΔRsv為衛(wèi)星星歷誤差；
(c)計算導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差Δtsystem；
其中N表示時鐘同步站的數(shù)目，M表示時鐘同步站觀測到的某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的修正衛(wèi)星的數(shù)目，
步驟三建立多星座SBAS系統(tǒng)時差模型并確定播發(fā)參數(shù)的數(shù)目；
步驟四計算系統(tǒng)時差的完好性信息；
步驟a計算觀測時刻系統(tǒng)時差的擬合誤差esysTr(t)，
式中Δtmeasuresystem為各時鐘同步站t時刻系統(tǒng)時差的估計值，
為系統(tǒng)時差的擬合值；
步驟b計算更新間隔內(nèi)的誤差序列；所述的誤差序列是指在更新間隔τ內(nèi)，根據(jù)時鐘同步站r的數(shù)據(jù)計算出的S＝τ/trefresh個esysTr(t)；
步驟c計算誤差序列的統(tǒng)計限值，
式中，κ(Pr)表示99.9％置信概率對應(yīng)的分位數(shù)；
步驟d計算更新時刻系統(tǒng)時差的絕對誤差
式中，a0、a1與a2分別表示系統(tǒng)廣播的系統(tǒng)時差改正參數(shù)，toc表示系統(tǒng)時差修正參數(shù)的參考時刻；
步驟e計算系統(tǒng)時差校正誤差STCE，
式中，1≤r≤N，max{EsysTr}為所有時鐘同步站的誤差序列統(tǒng)計限值的最大值。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法，其特征在于，步驟三所述的系統(tǒng)時差模型為
Δtsystem＝a0+a1·(t-toc)+a2·(t-toc)2
式中，a0表示衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準時間系統(tǒng)間的初始時間偏差；a1表示時鐘的頻率偏差系數(shù)；a2表示時鐘的頻率漂移系數(shù)，t表示衛(wèi)星信號播發(fā)時刻，toc表示系統(tǒng)時差修正參數(shù)的參考時刻。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法，其特征在于，步驟三所述的播發(fā)參數(shù)的數(shù)目當基準時間系統(tǒng)與某衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時為3·(m-1)+1＝3m-2；當基準時間系統(tǒng)不與任一衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時間系統(tǒng)相同時為3m+1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多星座SBAS系統(tǒng)時差改正方法，該方法包括步驟一確定基準時間系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)確定SBAS所需計算的系統(tǒng)時差的數(shù)目；步驟二計算不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與基準系統(tǒng)間的系統(tǒng)時差；步驟三建立多星座SBAS系統(tǒng)時差模型并確定播發(fā)參數(shù)；步驟四計算系統(tǒng)時差的完好性信息。本發(fā)明能夠解決多星座SBAS的系統(tǒng)時差解算問題，并給出系統(tǒng)時差的播發(fā)參數(shù)以及系統(tǒng)時差完好性信息的計算方法。
文檔編號G01S19/02GK101299063SQ20081011595
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者銳 李, 馬小輝, 婷 楊, 黃智剛, 軍 張, 朱衍波 申請人:北京航空航天大學(xué)