專利名稱：一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，特別是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，屬于衛(wèi) 星導(dǎo)航領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括空間星座部分、地面控制部分和用戶終端部分，其主要功 能用于向全球使用者提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置、速度以及精確的時間信息。當前，我國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)工程已經(jīng)啟動，為了深化對導(dǎo)航試驗結(jié)果的 理解，找出系統(tǒng)的優(yōu)點與不足，輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的體制驗證、系統(tǒng)研制和后續(xù)方案設(shè)計，有必 要對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在各種模式下的試驗結(jié)果進行分析和評估。這需要從兩個方面進行考 慮一是建立評估指標體系；二是針對每個評估指標設(shè)計評估方法。研究衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的 指標體系可以從導(dǎo)航系統(tǒng)級性能、星座系統(tǒng)性能、導(dǎo)航信號性能、等效測距精度以及用戶接 收機性能等方面進行分析。導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估方法主要對試驗結(jié)果進行處理，提取有效數(shù) 據(jù)，對各種誤差影響因素進行綜合與分析。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一項規(guī)模龐大的系統(tǒng)工程，一般認為，定位精度、完好性和可用性 是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的三個重要指標，同時需要考慮衛(wèi)星星座的維持策略以及接收機的多路徑 誤差效應(yīng)。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，位置是一個基本的物理量，定位精度所能達到的準確度和 穩(wěn)定度，不僅具有重要的學(xué)術(shù)理論和工程應(yīng)用價值，而且具有極高的軍事意義和經(jīng)濟意義。 導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性是指系統(tǒng)在不能用于導(dǎo)航時及時向用戶提供、有效告警信息的能力。完 好性是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性能之一，尤其對于高動態(tài)民用導(dǎo)航用戶和軍事用戶具有重大 意義，它包括兩方面的含義一是對于超過告警閥值的任何故障都要在給定的告警時間內(nèi) 發(fā)出警告；二是完好性風(fēng)險概率必須在一定范圍內(nèi)，完好性風(fēng)險概率是指導(dǎo)航位置信息超 過了告警閥值但這個事件被漏檢的概率。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供可靠、穩(wěn)定服務(wù)的能力是衡量 系統(tǒng)性能的一項重要評價指標。ICAO對可用性的定義為在一段時間范圍內(nèi)，系統(tǒng)在滿足用 戶可靠性要求的基礎(chǔ)上，為用戶提供服務(wù)的時間占總時間的百分比。這里可靠性包含兩個 方面的內(nèi)容一是要導(dǎo)航系統(tǒng)滿足用戶定位精度要求；二是導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性滿足用戶要 求。目前國際上已經(jīng)有許多國家和地區(qū)對衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)進行試驗和評估，其中美國、 歐洲和俄羅斯已經(jīng)完成了試驗和運行評估任務(wù)，部分評估結(jié)果已經(jīng)公開。但是這些評估都 是針對本國或地區(qū)的導(dǎo)航系統(tǒng)進行，對我國二代導(dǎo)航系統(tǒng)評估僅具有部分參考價值；并且 這些評估只是公布了最終結(jié)果，具體的評估方法并沒有公開。我國的二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性 能評估需要結(jié)合本國的具體實際情況，盡快開展相關(guān)工作。而導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估的關(guān)鍵工 作就是針對我國導(dǎo)航的具體需要，建立一套行之有效的性能評估指標和評估方法，目前國 外在該領(lǐng)域?qū)ν夥怄i，而國內(nèi)在該領(lǐng)域則尚無系統(tǒng)深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估 系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠針對導(dǎo)航試驗數(shù)據(jù)進行評估，工程上容易實施。有效地實現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航試 驗的數(shù)據(jù)評估。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)包括系統(tǒng)定位精度評 估模塊、系統(tǒng)測速精度評估模塊、系統(tǒng)可用性評估模塊、系統(tǒng)完好性評估模塊、構(gòu)形保持能 力評估模塊以及多路徑延遲評估模塊。系統(tǒng)定位精度評估模塊，在實時模式下，對導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)的定位解算精度進 行評估，計算用戶等效距離誤差以及精度因子，兩者相乘，得出實時模式下系統(tǒng)定位精度結(jié) 論；在回放模式下，對導(dǎo)航試驗文件數(shù)據(jù)的定位解算精度進行評估，提取文件中的標準位置 數(shù)據(jù)；同時提取文件中的導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)，通過解算，得到解算位置數(shù)據(jù)；比較同一段時間間 隔內(nèi)解算位置數(shù)據(jù)與標準位置數(shù)據(jù)的方差大小，得出回放模式下系統(tǒng)定位精度。系統(tǒng)測速精度評估模塊，實時模式下，對導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)的測速解算精度進行 評估，計算用戶偽距率誤差以及精度因子，兩者相乘，得出實時模式下系統(tǒng)測速精度結(jié)論； 回放模式下，對導(dǎo)航試驗文件數(shù)據(jù)的測速解算精度進行評估，提取文件中的標準速度數(shù)據(jù)； 同時提取文件中的導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)，通過載波相位中心差分求解得到解算三維速度值；比較同 一段時間間隔內(nèi)解算速度數(shù)據(jù)與標準速度數(shù)據(jù)的方差大小，得出回放模式下系統(tǒng)測速精度。系統(tǒng)可用性評估模塊，實時模式下，系統(tǒng)可用性為系統(tǒng)瞬時定位精度可用性與系 統(tǒng)瞬時完好性可用性加權(quán)求和。其中系統(tǒng)瞬時完好性可用性的計算又分為兩種模式實時 普通模式和實時廣域差分模式。實時普通模式通過漏檢概率計算保護級，與保護限值進行 比對，判斷完好性可用性是否可用；實時廣域差分模式通過危險信息誤導(dǎo)概率計算保護級， 用以判斷是完好性是否可用?；胤拍Ｊ较拢到y(tǒng)可用性通過計算系統(tǒng)平均定位可用性品質(zhì)參數(shù)以及平均完好可 用性品質(zhì)參數(shù)，然后通過加權(quán)得到系統(tǒng)回放模式系統(tǒng)可用性。其中平均完好可用性品質(zhì)參 數(shù)計算又分為兩種模式回放普通模式和回放廣域差分模式，回放普通模式通過漏檢概率 計算保護級，與保護限值進行比對，計算平均完好可用性品質(zhì)參數(shù)，實時廣域差分模式通過 危險信息誤導(dǎo)概率計算保護級，用以計算平均完好可用性品質(zhì)參數(shù)。系統(tǒng)完好性評估模塊，是對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性進行評估。系統(tǒng)完好性評估模 塊包括三部分，分別衛(wèi)星自主完好性評估評估，是通過實驗數(shù)據(jù)中的導(dǎo)航衛(wèi)星信號完好性 信息及差分健康標識進行衡量；地面完好性評估，是分析衛(wèi)星的用戶差分距離誤差指數(shù)以 及衛(wèi)星標識和用戶差分信息和完好性信息來判斷是否符合地面完好性要求；接收機自主 完好性評估，是通過漏警率、誤警率、告警時間評估接收機自主完好性是否符合系統(tǒng)設(shè)計要 求。構(gòu)形保持能力評估模塊，是對衛(wèi)星星座的構(gòu)形維持能力進行評估，計算在星座運 行一段時間間隔中，衛(wèi)星星座保持在容許范圍內(nèi)所占時間的百分比。多路徑延遲評估模塊，用于對接收機多路徑誤差進行評估。通過計算20路多徑信 號相對于直達的延遲、相對幅值以及相位差得到多路徑延遲結(jié)論。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要研究方法，衛(wèi)星導(dǎo) 航實驗仿真驗證和測試可以降低系統(tǒng)研制的技術(shù)風(fēng)險，是導(dǎo)航領(lǐng)域仿真的一個重要問題。導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)提供了豐富的信息，本發(fā)明從系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能、測速性能、可用 性、完好性、星座構(gòu)形保持以及多路徑效應(yīng)等6個方面對導(dǎo)航系統(tǒng)進行了評估，并且對不同 的實驗?zāi)Ｊ讲捎昧瞬煌脑u估方法。該方法在工程上容易實施，可以有效地對衛(wèi)星導(dǎo)航性 能進行評估。


圖1是本發(fā)明的組成框圖；圖2為圖1中系統(tǒng)定位精度評估模塊的流程圖；圖3為圖1中系統(tǒng)測速精度評估模塊的流程圖；圖4為圖1中系統(tǒng)可用性評估模塊的流程圖；圖5為圖1中系統(tǒng)完好性評估模塊的流程圖；圖6為圖1中構(gòu)形保持能力評估模塊的流程圖；圖7為圖1中多路徑延遲評估模塊的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估總體流程，包括6個模塊系統(tǒng)定位 精度評估模塊、系統(tǒng)測速精度評估模塊、系統(tǒng)可用性評估模塊、系統(tǒng)完好性評估模塊、構(gòu)形 保持能力評估模塊以及多路徑延遲評估模塊。系統(tǒng)評估模式分為實時模式和回放模式，實 時評估模式是導(dǎo)航實驗系統(tǒng)按照系統(tǒng)仿真步長生成實驗報文，而評估系統(tǒng)則是對每個步長 的導(dǎo)航實驗報文數(shù)據(jù)進行即時評估；回放模式為對整個仿真周期內(nèi)的所有實驗數(shù)據(jù)進行評 估。其處理流程如下如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)定位精度評估模塊的實現(xiàn)為(1)實時模式下，提取導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)，計算用戶等效距離誤差以及精度因子； 兩者相乘，得出實時模式下系統(tǒng)定位精度結(jié)論；①首先通過TCP/IP協(xié)議從管理調(diào)度系統(tǒng)獲取當前時刻導(dǎo)航試驗報文；②計算當前時刻用戶等效距離誤差UERE，采用UERE預(yù)算表，通過計算當前衛(wèi)星的 仰角，查表求得UERE值。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于包括系統(tǒng)定位精度評估模塊、系統(tǒng) 測速精度評估模塊、系統(tǒng)可用性評估模塊、系統(tǒng)完好性評估模塊、構(gòu)形保持能力評估模塊以 及多路徑延遲評估模塊。系統(tǒng)定位精度評估模塊，對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度進行評估。在實時模式下，提取導(dǎo) 航試驗報文數(shù)據(jù)，計算當前時刻用戶等效距離誤差以及幾何精度因子之積，得出實時模式 下系統(tǒng)定位精度結(jié)論；在回放模式下，提取導(dǎo)航試驗文件中的標準位置數(shù)據(jù)，同時提取文件 中的導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)，通過計算得到解算位置。比較同一段時間間隔內(nèi)解算位置數(shù)據(jù)與標準 位置數(shù)據(jù)的方差大小，得出回放模式下系統(tǒng)定位精度。系統(tǒng)測速精度評估模塊，對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的測速精度進行評估。實時模式下，提取導(dǎo)航 試驗報文數(shù)據(jù)，計算當前時刻用戶偽距率誤差以及幾何精度因子之積，得出實時模式下系 統(tǒng)測速精度結(jié)論；回放模式下，提取導(dǎo)航試驗文件中的標準速度數(shù)據(jù)；同時提取文件中的 導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)，通過載波相位中心差分求解得到解算三維速度值；比較同一段時間間隔內(nèi) 解算速度數(shù)據(jù)與標準速度數(shù)據(jù)的方差大小，得出回放模式下系統(tǒng)測速精度。系統(tǒng)可用性評估模塊，是對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供服務(wù)的能力進行評估。實時模式下，系統(tǒng) 可用性表示為系統(tǒng)瞬時定位精度可用性與系統(tǒng)瞬時完好性可用性加權(quán)求和。其中系統(tǒng)瞬時 完好性可用性的計算又分為兩種模式實時普通模式和實時廣域差分模式。實時普通模式 通過漏檢概率計算保護級，與保護限值進行比對，判斷完好性是否可用；實時廣域差分模式 通過危險信息誤導(dǎo)概率計算保護級，用以判斷是完好性是否達標；回放模式下，系統(tǒng)可用性 表示為系統(tǒng)平均定位可用性品質(zhì)參數(shù)與系統(tǒng)平均完好可用性品質(zhì)參數(shù)加權(quán)求和。其中平均 完好可用性品質(zhì)參數(shù)計算又分為兩種模式回放普通模式和回放廣域差分模式，回放普通 模式通過漏檢概率計算保護級，與保護限值進行比對，計算平均完好可用性品質(zhì)參數(shù)，實時 廣域差分模式通過危險信息誤導(dǎo)概率計算保護級，用以計算平均完好可用性品質(zhì)參數(shù)。系統(tǒng)完好性評估模塊，是對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性進行評估。系統(tǒng)完好性評估模塊包 括衛(wèi)星自主完好性評估、地面完好性評估以及接收機自主完好性評估三部分。衛(wèi)星自主完 好性評估，是通過統(tǒng)計一段時間間隔內(nèi)導(dǎo)航實驗文件中的導(dǎo)航衛(wèi)星信號完好性信息及差分 健康標識，得到衛(wèi)星自主完好性結(jié)論；地面完好性評估，是通過統(tǒng)計一段時間間隔內(nèi)導(dǎo)航實 驗文件中的衛(wèi)星的用戶差分距離誤差指數(shù)以及衛(wèi)星標識和用戶差分信息和完好性信息，得 到地面完好性結(jié)論；接收機自主完好性評估，是通過統(tǒng)計一段時間間隔內(nèi)導(dǎo)航實驗文件中 的接收機漏警率、誤警率、告警時間，得到接收機自主完好性結(jié)論。構(gòu)形保持能力評估模塊，是對衛(wèi)星星座的構(gòu)形維持能力進行評估，計算在星座運行周 期內(nèi)/或任意Mh的時間間隔中，衛(wèi)星星座保持在容許范圍內(nèi)所占時間的百分比。多路徑延遲評估模塊，用于對接收機多路徑誤差進行評估。通過計算20路多徑信號相 對于直達的延遲、相對幅值以及相位差得到多路徑延遲結(jié)論。
2.權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)定位精度評 估模塊在實時模式下的具體實現(xiàn)如下①首先通過網(wǎng)絡(luò)從管理調(diào)度系統(tǒng)獲取當前時刻導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)；②計算當前時刻用戶等效距離誤差；③計算當前時刻用戶所在位置的幾何精度因子；④計算得到實時模式下系統(tǒng)定位精度；在回放模式下的具體實現(xiàn)如下①首先從文件服務(wù)器獲取導(dǎo)航試驗文件數(shù)據(jù)；②提取導(dǎo)航試驗文件數(shù)據(jù)中的一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的離散時間點的標準位置信息；③提取導(dǎo)航試驗文件數(shù)據(jù)中的一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的相同離散時間點的 導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)，解算出每個時間點的接收機位置；④通過統(tǒng)計解算位置與同一時間點標準位置偏差的方差，得到回放模式下系統(tǒng)定位精 度結(jié)論。
3.權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)測速精度評 估模塊在實時模式下具體實現(xiàn)過程；①首先通過網(wǎng)絡(luò)上讀取管理調(diào)度系統(tǒng)提供的導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)，提取報文中的導(dǎo)航電 文信息，計算出當前位置P時刻t時的可見衛(wèi)星數(shù)目n，以及每顆可見衛(wèi)星j (j = L···!!)的 三維速度Vk,/(ρ)；②計算用戶當前位置的幾何精度因子；③提取導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)中由SLR測量得到的，在當前位置ρ時刻k時的所有可見衛(wèi) 星j(j = 1···η)的速度I,/(ρ)，計算Vk,/(ρ)與I,/(ρ)之間的誤差，進而近似得到衛(wèi)星 j(j = 1…η)的偽距變化率誤差，通過最小二乘法可以得到偽距變化率觀測值的均方跟差；④當前接收機的測速精度等效于當前位置的精度因子與偽距變化率觀測值的均方跟 差之積；回放模式下的實現(xiàn)過程①首先從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的相同離散時間 點的導(dǎo)航電文信息，利用采用載波相位中心差分求解出接收機每個離散時間點三維速度；②然后從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取相同時間間隔內(nèi)來自同一接收機的由軌道發(fā)生器 產(chǎn)生的相同離散點的標準速度信息；③將接收機的按照m速度值和η個運動方式，分別統(tǒng)計由載波相位中心差分求解的速 度信息與標準速度偏差的方差，得出各種情況下的測速精度信息，所述運動方式包括勻速 直線運動、勻變速直線運動、拉起和俯沖、等角飛行、協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎、轉(zhuǎn)彎巡航；
4.權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于包括所述的系統(tǒng)可用 性評估模塊的實現(xiàn)流程如下(1)導(dǎo)航試驗為實時模式時，系統(tǒng)可用性表示為在給定時刻導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供正常性 能水平的服務(wù)的概率，實時模式系統(tǒng)可用性又分為實時普通模式和實時廣域差分模式；實時普通模式實現(xiàn)過程①首先通過網(wǎng)絡(luò)上讀取管理調(diào)度系統(tǒng)提供的導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定定位精度限 值以及導(dǎo)航試驗報文中的衛(wèi)星導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)計算在位置k，時刻t時的瞬時定位精度可用 性；②然后根據(jù)設(shè)定接收機漏檢概率Pm以及接收機水平保護級HAL和垂直保護VAL和導(dǎo) 航試驗報文中的衛(wèi)星導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)計算在位置k，時刻t時的瞬時完好性可用性；③將普通模式下的位置k，時刻t時的瞬時定位精度可用性以及瞬時完好性可用性加 權(quán)后求得系統(tǒng)在位置k，時刻t時的實時普通模式瞬時可用性；實時廣域差分模式實現(xiàn)過程；①首先通過網(wǎng)絡(luò)讀取管理調(diào)度系統(tǒng)提供的導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的定位精度限 值和試驗報文中的帶有廣域增強信息的衛(wèi)星導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，計算在位置k，時刻t時的瞬時 定位精度可用性；②然后根據(jù)導(dǎo)航試驗報文中的衛(wèi)星導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)以及設(shè)定的接收機危險信息誤導(dǎo)概 率以及接收機水平保護級HAL和垂直保護VAL計算在位置k，時刻t時的瞬時完好性可用 性。③將廣域差分模式下的位置k，時刻t時的瞬時定位精度可用性以及瞬時完好性可用 性加權(quán)后求得系統(tǒng)在位置k，時刻t時的實時廣域差分模式瞬時可用性。(2)導(dǎo)航試驗為回放模式時，系統(tǒng)可用性表示為在星座運行一段時間間隔中，系統(tǒng)定位 精度可用性以及完好性可用性所占的百分比。回放模式系統(tǒng)可用性也分為普通模式和廣域 差分模式。回放普通模式實現(xiàn)過程①首先從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的相同離散時 間點的導(dǎo)航電文信息以及對應(yīng)時間點的同一接收機的標準位置數(shù)據(jù)；計算單點定位品質(zhì) 參數(shù)QPP_al(k)，求取M = l_#/95」組QPP_al(k)的均值作為位置k的定位精度可用性 AvailQPP(k)，N為實驗總步數(shù)；②然后統(tǒng)計覆蓋區(qū)域中滿足定位精度要求的網(wǎng)格點數(shù)目，得到所有網(wǎng)格點得的平均定 位精度可用性品質(zhì)參數(shù)。③從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的相同離散時間點的 導(dǎo)航電文信息，利用設(shè)定好的接收機漏檢概率Pm以及接收機水平保護級HAL和垂直保護 VAL,求解出接收機在每個離散時間點完好性；計算完好性品質(zhì)參數(shù)QPInmial (k)。④然后統(tǒng)計覆蓋區(qū)域中QPInmial(k)滿足完好性可用性要求的網(wǎng)格點數(shù)目，得到所有網(wǎng) 格點得的平均完好性可用性品質(zhì)參數(shù)。⑤最后將普通模式下的平均定位精度可用性以及完好性可用性加權(quán)后求得回放普通 模式系統(tǒng)可用性；回放廣域差分模式實現(xiàn)過程①首先從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的相同離散時間 點的帶有廣域增強信息的導(dǎo)航電文，求解出接收機每個離散時間點位置；同時提取文件 中的對應(yīng)時間點的同一接收機的標準位置數(shù)據(jù)；計算單點定位品質(zhì)參數(shù)QPPwaas(k)，求取 M = IJV/95」組QPPwaas(k)的均值作為位置k的定位精度可用性Availepp(k)，N為實驗總步 數(shù)；②然后統(tǒng)計覆蓋區(qū)域中滿足定位精度要求的網(wǎng)格點數(shù)目，得到所有網(wǎng)格點得的平均定 位精度可用性品質(zhì)參數(shù)。③從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取一段時間間隔內(nèi)來自同一接收機的相同離散時間點的 帶有廣域增強信息的導(dǎo)航電文，利用危險信息誤導(dǎo)概率以及接收機水平保護級HAL和垂直 保護VAL，計算完好性品質(zhì)參數(shù)QPIwaas (k)。；④然后統(tǒng)計覆蓋區(qū)域中QPIwaas(k)滿足完好性可用性要求的網(wǎng)格點數(shù)目，得到所有網(wǎng) 格點得的平均完好性可用性品質(zhì)參數(shù)；⑤將廣域差分模式下的平均定位精度可用性品質(zhì)參數(shù)以及平均完好性可用性品質(zhì)參 數(shù)加權(quán)后求得回放廣域差分模式系統(tǒng)可用性。
5.權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于包括所述系統(tǒng)完好性 評估模塊的實現(xiàn)流程如下(1)衛(wèi)星自主完好性評估實現(xiàn)為①從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器分別提取一段時間間隔內(nèi)，分別由導(dǎo)航實驗管理部分和地面 導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理部分提供的，在相同離散時間點的當前衛(wèi)星狀態(tài)信息星標識以及用 戶差分和完好性信息SatHK。②如果SatHT= SatHE = 0，則認為符合衛(wèi)星自主完好性要求；否則，認為不符合衛(wèi)星自 主完好性要求；③最后統(tǒng)計符合衛(wèi)星自主完好率=符合衛(wèi)星自主完好性要求時間點數(shù)/總的時間點 數(shù)，計算衛(wèi)星自主完好概率，得出衛(wèi)星自主完好的結(jié)論。(2)地面完好性評估實現(xiàn)為①從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器分別提取一段時間間隔內(nèi)，由地面導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理部分提供 30顆衛(wèi)星的用戶差分距離誤差指數(shù)BDUDRE以及衛(wèi)星標識和用戶差分信息和完好性信息 SatHE ；②如果Sath= 0并且BDUDRE ( 2，則認為為符合地面完好性要求；否則，判斷為不符 合地面完好性要求；③最后統(tǒng)地面完好率=符合地面完好性要求的時間點數(shù)/總的時間點數(shù)，計算地面完 好概率，得出地面完好的結(jié)論；(3)接收機自主完好性監(jiān)測實現(xiàn)為①首先設(shè)定接收機的誤警概率和漏警概率并接收機的誤警點數(shù)和漏警點數(shù)以及報警 時間分別初始化為0 ；②然后從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器分別提取一段時間間隔內(nèi)，包含m(m^ 0)個衛(wèi)星故障的 導(dǎo)航試驗數(shù)據(jù)，從導(dǎo)航試驗數(shù)據(jù)依次提取每次衛(wèi)星故障開始時間V (i = 0. . . m-1)，如果接 收機利用故障檢測算法通過設(shè)定的誤警概率，計算出在故障開始V時間后6秒內(nèi)沒有輸 出正確的故障星號，則認為接收機漏檢，并將接收機漏警點數(shù)加1 ；如果接收機輸出故障星 號，而系統(tǒng)當時不存在故障衛(wèi)星或者故障衛(wèi)星號不正確的情況下，誤警點數(shù)加1 ；如果接收 機在t/時刻針對故障i輸出正確故障衛(wèi)星號，則將報警時間增加到G-tA③漏檢率=漏警點數(shù)/總的時間點數(shù)；誤警率=誤警點數(shù)/總的時間點數(shù)，平均告警時 間=報警時間/m。
6.權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于包括所述構(gòu)形保持能 力評估模塊的實現(xiàn)流程如下(1)首先從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取一段時間間隔內(nèi)，由地面導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理部分提供 的30顆衛(wèi)星星歷；(2)然后從導(dǎo)航試驗文件服務(wù)器提取相同時間間隔，對應(yīng)離散時間點的30顆衛(wèi)星由 SLR測量得到衛(wèi)星標準位置序列Pik，其中i為衛(wèi)星編號，k為離散時間點序號；(3)通過星歷計算離散時間點k所對應(yīng)的，第i顆衛(wèi)星的預(yù)報位置qik；(4)將Pik投影到第i顆衛(wèi)星的軌道平面上得到位置為[k，易知^k和qi在同一個軌道平面上；(5)計算Pik與第i顆衛(wèi)星的軌道平面的地心夾角釣，如果[-5°,+5°]，則認定衛(wèi)星的 法向誤差在正常范圍內(nèi)；(6)計算Pik與qik的地心夾角Cti，如果Ctie [-10°，+10° ]，則認定衛(wèi)星的切向誤 差在正常范圍內(nèi)；(7)最后對由30顆衛(wèi)星組成，總的時間點數(shù)為N的二維空間進行格網(wǎng)化，可以得到30N 個時空點，計算滿足條件(|識|<5)并且(I Φ, < 10)的時空點個數(shù)。
7.權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，其特征在于包括所述多路徑延遲 評估模塊的實現(xiàn)流程如下(1)首先通過網(wǎng)絡(luò)上讀取管理調(diào)度系統(tǒng)提供的導(dǎo)航試驗報文數(shù)據(jù)，提取接收機在時刻 t時的直達信號的幅度以及20路多路徑信號中每一路多徑信號對直達信號的延遲、相對幅 值以及相位差；(2)然后計算每一路多徑信號的信噪比SNR^SVi ,. 成·(〗+ , cos總)是第i路多徑 信號與直達信號的相對幅值；β i為第i路多徑信號與直達信號的相位差，A/為直達信號的 幅度；(3)最后計算20路多徑信號在導(dǎo)致偽距測量中的多路徑誤差，表示為
全文摘要
一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估系統(tǒng)，分為實時和回放兩種評估模式，系統(tǒng)定位精度評估模塊，通過計算用戶等效距離誤差以及統(tǒng)計方法對系統(tǒng)定位精度進行評估。系統(tǒng)測速精度評估模塊，通過計算用戶偽距率誤差以及統(tǒng)計方法得到系統(tǒng)測速精度結(jié)論。系統(tǒng)可用性評估模塊，分別計算普通模式以及廣域差分模式的可用性得出系統(tǒng)可用性結(jié)論。系統(tǒng)完好性評估模塊，通過計算衛(wèi)星、地面運控、接收機三個部分的完好性得出系統(tǒng)完好性結(jié)論。構(gòu)形保持能力評估模塊，通過統(tǒng)計星座占位時間百分比得出構(gòu)形維持能力結(jié)論。多路徑延遲評估模塊，通過計算多徑信號相對于直達的延遲、幅值以及相位差得到多路徑延遲結(jié)論。本發(fā)明在工程上易實施，可有效地實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估。
文檔編號G01S19/20GK102103210SQ20091026036
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者王智廣, 連遠鋒 申請人:中國石油大學(xué)(北京)