用于局域增强系统的码载一致性检测方法

摘要

本发明公开了一种应用于局域增强系统的码载一致性检测方法，主要解决目前码载一致性检测中码载偏离度平滑精度低、平滑时延大的问题。其检测步骤是：首先对获得的载波相位观测量进行周跳检测，获得消除周跳的载波相位观测量和码伪距观测量；接着，计算码载偏离度和码载偏离度变化率；然后，对码载偏离度变化率进行小波分析，获得平滑的码载偏离度变化率并从中分离出电离层延迟变化率、多径延迟变化率以及接收机噪声残留变化率分量；最后，根据三种分量数据分别进行电离层异常、多径异常和接收机噪声异常检验，生成码载一致性检验结果矩阵。本发明具有平滑精度、无拉伸过程和时间延迟小的优点，可用于卫星导航局域增强系统的完好性监测。

主权项

1.一种用于卫星导航局域增强系统的码载一致性检测方法，包括如下步骤：(1)获取历元k上的码伪距观测量和载波相位观测量利用周跳检验算法检验载波相位观测量中是否存在周跳，如果存在则消除周跳，得到无周跳的载波相位观测量；(2)利用历元k上无周跳的载波相位观测量和码伪距观测量计算码载偏离度数值：Z_CMC(k)＝2d_iono(k)+d_code-mp(k)+d_rn(k)-IA，其中，d_iono(k)为历元k上码伪距中电离层延迟误差，d_code-mp(k)为历元k上码伪距中多径延迟误差，d_rn(k)为历元k上接收机噪声残留，IA表示整周模糊度的误差；(3)利用历元k上的码载偏离度数值Z_CMC(k)和上一历元k-1上的码载偏离度数值Z_CMC(k-1)，计算码载偏离度变化率：DEV_P-C(k)＝Z_CMC(k)-Z_CMC(k-1)＝2d_iono(k)+d_{code_mp}(k)+d_rn(k)，其中，电离层延迟变化率；$d_{\mathrm{iono}}\left(k\right)=\frac{d_{\mathrm{iono}}\left(k\right)-d_{\mathrm{iono}}(k-1)}{T_s},$多径延迟变化率：$d_{\mathrm{code}\_\mathrm{mp}}\left(k\right)=\frac{d_{\mathrm{code}\_\mathrm{mp}}\left(k\right)-d_{\mathrm{code}\_\mathrm{mp}}(k-1)}{T_s},$接收机噪声残留变化率：$d_{\mathrm{rn}}\left(k\right)=\frac{d_{\mathrm{rn}}\left(k\right)-d_{\mathrm{rn}}(k-1)}{T_s};$(4)采用小波分析方法对步骤(3)所得码载偏离度变化率DEV_P-C(k)数据，进行如下处理：4a)对码载偏离度变化率数据进行小波分解：${\mathrm{DEV}}_{P-C}\left(k\right)=a_l+\underset{i=1}{\overset{l}{\Sigma }}{d}_i,$其中，l是小波分解的层次；a_l是在层次l上的平均部分分解系数，频率范围为0到(1/2^l)*(f_s/2)Hz；d_i是在层次i上的细节部分分解系数，频率范围为从(1/2^i-1)*(f_s/2)到(1/2ⁱ)*(f_s/2)Hz；f_s＝1/R_s是观测信号的采样频率[Hz]；R_s是数据采样间隔[秒]；4b)根据局域增强系统覆盖范围内电离层频率特性、参考天线周围多径频率特性、接收机自身噪声频率特性以及步骤4a)中得到的小波分解结果，分别重构电离层延迟变化率时域分量DEV_iono(k)、天线多径变化率DEV_mp(k)以及接收机噪声残留变化率DEV_rn(k)；4c)分别将所述的DEV_iono(k)、DEV_mp(k)和DEV_rn(k)与通过统计分析所得的相应门限比对，如果大于相应的门限，则向系统提出异常告警，否则判断为正常状态；(5)根据步骤(4)得到的三种异常检测判断结果，经过综合判定形成如下矩阵，该矩阵即为码载一致性检测结果：${\mathrm{CCD}}_{\mathrm{matrix}}=\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{PRN}}_1& {\mathrm{IAR}}_1& {\mathrm{AMR}}_1& {\mathrm{RNR}}_1& {\mathrm{TR}}_1\\ {\mathrm{PRN}}_2& {\mathrm{IAR}}_2& {\mathrm{AMR}}_2& {\mathrm{RNR}}_2& {\mathrm{TR}}_2\\ ·& ·& ·& ·& ·\\ ·& ·& ·& ·& ·\\ ·& ·& ·& ·& ·\\ {\mathrm{PRN}}_{\mathrm{SN}}& {\mathrm{IAR}}_{\mathrm{SN}}& {\mathrm{AMR}}_{\mathrm{SN}}& {\mathrm{RNR}}_{\mathrm{SN}}& {\mathrm{TR}}_{\mathrm{SN}}\end{array}\right],$其中，SN为导航系统中卫星数量，PRN_k表示卫星号，IAR_k表示电离层异常检测结果，AMR_k表示天线多径异常检测结果，RNR_k表示接收机噪声异常检测结果，TR_k为综合检测结果，0表示码载一致性正常，1表示一种组成分量出现异常，2表示两种组成分量出现异常，3表示三种组成分量全部出现异常，1≤k≤SN。