[发明专利]一种用于监测导航卫星在轨完好性风险的装置及方法

权利要求书

1.一种用于监测导航卫星在轨完好性风险的装置，其特征在于，包括：接收模块、特征提取模块、监测评判模块；

接收模块：接收导航卫星发射的导航信号，根据所述导航信号，获得所述导航信号对应的测试信号，并将所述测试信号发送给特征提取模块；

特征提取模块：接收接收模块发送的所述测试信号，根据所述测试信号确定导航信号的特征量，将所述导航信号的特征量发送给监测评判模块；

监测评判模块：接收所述特征提取模块发送的所述导航信号的特征量，根据所述导航信号的特征量确定报警门限，根据所述报警门限判定当前时刻探测到的导航卫星是否存在完好性风险，若存在完好性风险则通知用户所述当前时刻探测到的导航卫星存在故障，会引起定位误差；

所述接收模块获得导航信号对应的测试信号包括：导航信号的振幅A(k)、导航信号的载波相位观测值φ(k)、导航信号的伪距测量值ρ(k)、导航信号的伪码相位c(k)和导航信号的导航电文D(k)；

所述特征提取模块确定的所述导航信号的特征量包括：导航信号的功率、伪码波形畸变值、伪码/载波增量、伪码/载波增量的变化率、载波泄露幅度、码载波偏离度、导航电文一致性参数、载波相位的加速度、载波相位的斜率和载波相位的步长；

所述特征提取模块根据所述测试信号确定导航信号的特征具体如下：

3.1)根据所述导航信号的振幅A(k)和导航信号的导航电文D(k)，确定所述导航信号的功率P(k)，具体为：

其中，k为正整数且k∈(1，K)，K为采样点的总个数，N_IX和N_QX分别为导航信号I支路噪声和Q支路噪声积分结果，为导航信号与本地信号X(t)的相位差，1≤N≤10,M表示T_c时间内的采样点数，T_c为导航信号的码周期；

3.2)根据所述导航信号的伪码相位c(k)，确定伪码波形畸变值Δτ(d₁,d_r)，具体为：

当导航信号发生波形畸变时：

Δτ(d₁,d_r)＝Δτ_a(d₁,d_r)＝τ_a(d₁)-τ_a(d_r)，r∈(2，3，...，C)，

p∈(1,2，3，...，C)；

当导航信号未发生波形畸变时：

Δτ(d₁,d_r)＝Δτ_nom(d₁,d_r)＝τ_nom(d₁)-τ_nom(d_r)，

其中，C为相关监测器的个数，C为正整数，d_p为本装置第p个相关监测器对应的相关间隔，0＜d₁＜d₂＜d₃＜...＜d_C≤T_c；τ为本地信号X(t)相对导航信号的延时；

3.3)根据所述导航信号的载波相位观测值φ(k)和所述导航信号的伪距测量值ρ(k)，确定伪码/载波增量Δ_k和伪码/载波增量的变化率具体为：

Δρ(k)＝ρ(k)-ρ(k-1)，

其中，分别为第k、k-1个采样点的载波相位测量值，ρ(k)、ρ(k-1)分别为第k、k-1个采样点的伪距测量值；

3.4)根据所述导航信号的振幅A(k)和导航信号的导航电文D(k)，确定载波泄露幅度A'(k)，具体为：

f_e＝f_s-f₀，

其中，f_s为导航信号的采样频率，f₀为本地信号的频率；

3.5)根据所述导航信号的伪距测量值ρ(k)和所述导航信号的载波相位观测值φ(k)，确定码载波偏离度Dvgc(k)，具体为：

dZ(k)＝Z(k)-Z(k-1)，Z(k)＝ρ(k)-φ(k)，

其中，100≤τ_d≤300，T_s表示本装置测量周期，0＜T_s≤τ_d；

3.6)根据所述导航电文D(k)包括的星历、历书，确定导航电文一致性参数ΔD，具体为：

若发送所述导航信号的卫星第一次进入本装置的探测范围，则：

ΔD＝ΔD_first(k)＝D_almanac(k)-D_ephemeris(k)，

若发送所述导航信号的卫星并非第一次进入本装置的探测范围，则：

ΔD＝ΔD_{non_first}(k)＝D_ephemeris(k)-D_ephemeris(k-1)，

其中，D_almanac(k)为通过最新历书确定的第k个采样点卫星的轨道位置，D_ephemeris(k)为通过卫星星历确定的第k个采样点卫星的轨道位置；

3.7)根据所述导航信号的载波相位观测值φ(k)，确定载波相位的加速度Acc(k)、载波相位的斜率Ramp(k)和载波相位的步长Step(k)，具体为：

Step(k)＝φ^*(k)-φ^*(k-1,10T_s)，

其中，所述Acc(k)、Ramp(k)和C(k)根据φ^*(k)，φ^*(k+1)，…，φ^*(k+18)，φ^*(k+19)进行二项式拟合确定，φ_j(k)为能够探测到的第j个导航卫星的载波相位观测值，N_sat为第k采样点探测到的导航卫星的总数。