基于BDSBAS的機載端完好性算法研究

于耕 李浩

摘要：用戶差分距離誤差、區(qū)域用戶距離誤差是判斷差分精度能否符合系統(tǒng)完好性性能標準的主要參數(shù)，本文基于北斗星級增強系統(tǒng)在校驗電離層延遲時，使用格網(wǎng)電離層校正模型的二次曲面擬合算法得到電離層延遲，計算用戶差分距離誤差、區(qū)域用戶距離誤差。結(jié)果表明，二次曲面擬合算法能滿足機載端在飛行各階段中對北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)精度與完好性的要求。

關(guān)鍵詞：北斗導航星基增強系統(tǒng);二次曲面擬合;用戶差分距離誤差;區(qū)域用戶距離精度

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0098-02

0 引言

用戶差分距離誤差（UDRE）與區(qū)域用戶距離誤差（RURA）都可以判斷監(jiān)測的北斗衛(wèi)星的差分精度是否可以符合完好性性能的要求。兩者的計算方法大致相同，而其中的差異就是計算校正后的偽距Rm時，UDRE值使用的是格網(wǎng)電離層模型對電離層延遲校正，而RURA使用的通過單頻校正法對電離層延遲校正。

1 基本原理

以UDRE計算方法為例，如下是UDRE值的計算方法：

Pr（UDRE>衛(wèi)星星歷及鐘差改正誤差）≥99.9%? ? ? ? ? ?（1）

首先，利用單一衛(wèi)星的觀測偽距量與計算偽距量做差，再經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計計算得到UDRE值。當UDRE值每秒更新一次時，空間段的GEO衛(wèi)星每3秒便向用戶端播發(fā)一次用戶差分距離誤差指數(shù)，而由用戶差分誤差指數(shù)判斷出某個衛(wèi)星的差分精度。地面段的監(jiān)測站接收到的數(shù)據(jù)進行星鐘誤差校正、通過格網(wǎng)電離層模型對電離層延遲校正、對流層延遲校正等得到校正后，得到觀測偽距量Rm。然后再通過GEO衛(wèi)星播發(fā)的廣播星歷與衛(wèi)星與地面監(jiān)測站之間的相對距離，計算得出計算偽距量Rc，兩者做差得到差值量dR; 最后，將地面段所有監(jiān)測站對相同衛(wèi)星的差值dRi做數(shù)理統(tǒng)計計算，得到UDRE值：

式中，為各個監(jiān)測站對該衛(wèi)星的偽距微分的均值，σdR為標準差;k（Pr）為3.2905，表示置信值為99.9%正態(tài)函數(shù)的分位數(shù)。

對于RURA的計算，當各項誤差參數(shù)校正精度越高的時候，得到的UDRE值與RURA值越能夠達到完好性性能的要求。同時對于UDRE與RURA值不宜過大，UDRE的最大可用為150m，RURA的最大可用值為300m[1-3]。如圖1所示為UDRE計算流程。

2 實驗結(jié)果

實驗采用北京時間的2019年5月10日的下午2時到3時的時間間隔內(nèi)，選定G4、G10號衛(wèi)星進行實時的監(jiān)測，使用Matlab對UDRE和RURA值進行仿真，實驗結(jié)果如下所示：

圖2、圖3、圖4和圖5是G4衛(wèi)星與G10號衛(wèi)星的UDRE和RURA值的仿真圖。在選取的10800個采樣點中，G4衛(wèi)星的UDRE最大約為3.79m，最小約為1.53m。RURA值在此范圍內(nèi)最大為3.80，最小為2.69m。G10衛(wèi)星的UDRE最大約為2.80m，最小約為1.16m。RURA值在此范圍內(nèi)最大為2.82m，最小為1.68m。由仿真數(shù)據(jù)結(jié)果得出結(jié)論，仿真數(shù)據(jù)可出UDRE和RURA的數(shù)據(jù)都在1～4m的區(qū)間段，小于UDRE與RURA的最大可用值（UDRE為150m，RURA為300m），保證了北斗衛(wèi)星導航完好性性能在航路過程中到終端進近的整個階段全部可用。

3 結(jié)語

本文對于機載端完好性參數(shù)UDRE與RURA進行分析仿真，通過在格網(wǎng)電離層延遲的二次曲面擬合算法校正的電離層延遲，計算UDRE值，而得到的UDRE與RURA值均小于個字的最大可用值，且保證了北斗衛(wèi)星導航完好性性能在航路過程中到終端進近的整個階段全部可用。

參考文獻

[1] 劉志遠.北斗衛(wèi)星導航接收機PVT算法的研究及實現(xiàn)[D].重慶：重慶三峽學院，2017.

[2] 張文峰，馬緒瀛.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)性能評估[J].礦山測量，2014（04）：40-43.

[3] 蘇先禮.GNSS完好性監(jiān)測體系及輔助性能增強技術(shù)研究[D].上海：上海交通大學，2013.