[发明专利]一种电离层闪烁下航空导航性能预测的方法

权利要求书

1.一种电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于，该方法步骤如下：

步骤A、设定电离层闪烁的幅度闪烁和相位闪烁参数，设定导航信号的种类；

步骤B、建立导航接收机的跟踪环路模型，并计算跟踪码伪距测量误差和载波相位测量误差；

步骤C、对所测量的误差进行后置滤波，获得导航接收机的输出测量误差；

步骤D、根据所设定的电离层闪烁参数和所建立的导航接收机跟踪环路模型，计算跟踪环路的平均失锁时间；

步骤E、建立平均失锁时间关于电离层闪烁下导航信号中断频度的关联表达式，计算导航信号失锁频度；

步骤F、根据用户飞行轨迹、飞行时间计算导航卫星位置，获得卫星的几何参数；

步骤G、根据具体的飞行运行需求，计算导航终端的自主完好性监测可用性预测；

步骤H、计算飞行过程中的导航保护级，将其与运行需求中所规定的导航告警限进行比较，判断是否可用；

步骤I、根据设定时间段的导航性能参数计算结果，对该时间段的导航可用性进行预测。

2.根据权利要求1所述的电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于：所述步骤A中：电离层闪烁的幅度闪烁参数为S₄，其取值范围为[0.1,2]，相位闪烁参数为τ，其取值范围为[0.1,1]，导航信号指GNSS中频数字信号，种类包括GPS、GALILEO、GLONASS和北斗导航信号。

3.根据权利要求1所述的电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于：所述步骤C中：码伪距和载波跟踪量测量的后置滤波采用卡尔曼滤波方法，其状态方程为：

其中分别为k时刻和k-1时刻的伪距估计值，φ_k、φ_k-1分别为k时刻和k-1时刻的载波相位量测量，其量测误差服从[0,σ_φ]的高斯分布；

其观测方程可表示为：

其中ρ_k为伪距量测量，其量测误差w_k服从[0,σ_τ]的高斯分布。

4.根据权利要求1所述的电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于：所述步骤D中：假设每次跟踪环路的输出值ε的概率密度函数为p_k(ε)，跟踪环路的误差限为±θ_b，则跟踪环路能够稳定跟踪的次数可表示为：平均失锁时间可计算为其中T为环路的更新时间，一般情况下等同于预检测积分时间T_s。

5.根据权利要求1所述的电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于：所述步骤E中：电离层闪烁频次在统计上服从泊松分布，其分布参数的计算方法为：

λ₀＝ρλ^NscinT_span，其中N_scin为同时因电离层闪烁导致跟踪失锁的卫星数目，ρ为相关系数，表征了N_scin颗卫星信号通道的相关程度，T_span为飞行时间，设导航终端的信号失锁重新捕获时间为T_reacq，则在飞行时间内N_scin颗卫星信号的失锁时间为T_unlock＝λ₀T_reacq。

6.根据权利要求1所述的电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于：所述步骤F中：卫星的几何参数可用矩阵H来描述，且

[a_i1 a_i2 a_i3]分别为用户与第i颗卫星在东北天方向的单位向量，n为可见卫星总数。

7.根据权利要求1所述的电离层闪烁下航空导航性能预测的方法，其特征在于：所述步骤I中：导航可用性判断方法为：

在一定时间段内，以单位时间步长计算得到的导航保护级与运行需求中的导航告警限进行比较，若保护级大于告警限，则该时刻导航不可用；在该时间段内，设比较总次数为N₁，保护级大于告警限的次数为N₂，则可用性计算方法为：

$\mathrm{\η}=(1-\frac{N_2}{N_1})\×100\%.$