[发明专利]一种基于稳定分布的地基增强系统完好性监测方法

说明书

本发明公开了一种基于稳定分布的地基增强系统完好性监测方法，通过稳定分布结合最大似然参数估计和分位数计算的方法，在GBAS系统的地面站模块，基于H2风险假设，对于涉及到的例如码/载波分歧值、载噪比等监测量进行了阈值建模，建模过程中还在地面站模块的监测流程中通过依据仰角划分模型区间和置信参数选择的方式提高了阈值建模的精确度。本发明解决了传统阈值模型过于依赖经验公式、模型不够精确、适用性较低的问题，通过更加精确的阈值建模提高了GBAS完好性监测系统的可信度与可用性。

技术领域

本发明涉及一种基于稳定分布的地基增强系统完好性监测方法，属于卫星导航技术领域。

背景技术

全球导航卫星系统的地基增强系统(GBAS)可提供差分校正，并确保飞机飞行精密进近的导航解决方案的完好性。GBAS的数据处理系统分为两个模块：地面算法模块以及用户算法模块，其中地面模块主要负责生成伪距修正信息和完好性增强信息，并对各种完好性风险故障进行监视；用户模块则主要执行伪距修正、位置解算以及保护级计算的任务。

为了保障运行所需的完好性性能，GBAS地面站需要对导航卫星的空间信号或地面设备可能出现的故障情况进行监视，使用包括信号质量监测(SQM)、数据质量检测(DQM)、测量质量监测(MQM)等在内的算法以保证能够及时发现系统故障并告知用户。地面站完好性算法中的监测执行逻辑共分为两个过程，目的是在完好性算法设置相应的报警标志后，检测到故障时，需要使用监测逻辑得出可用的导航卫星和参考接收机并判断失效原因，在系统恢复正常后将其纳入监测体系。

GBAS的完好性风险在H0、H1、H2三类假设下分配，而H0和H1故障可以通过计算定位误差的置信包络来判断定位误差是否满足要求，H2风险主要通过地面站模块完好性监视算法来保障，对于H2假设下的完好性评估重点在于验证完好性监视算法的阈值设置是否合适。

在地面站执行的H2假设下存在统计量如B值，CCD值等阈值模型过于复杂而且经验模型不够准确的问题影响了系统的可用性与连续性。

发明内容

为了解决现有系统存在的问题，本发明提供一种基于稳定分布的地基增强系统完好性监测方法，通过地面站模块采集数据并进行GBAS完好性性能监测，使用采集得到的数据，通过稳定分布阈值建模的方法，对于H2风险假设下的完好性事件进行评估。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于稳定分布的地基增强系统完好性监测的阈值模型建立方法，在地基增强系统GBAS完好性监测系统的地面站模块执行H2风险假设下，在不同的卫星情况以及不同的仰角区间，使用稳定分布进行阈值建模，具体步骤如下：

a)根据地面站模块的观测数据将卫星仰角分组，将差分校正信息、载噪比、平滑前后的伪距、载波相位及其所对应时间信息分配到对应的卫星仰角区间中；

b)对于每个仰角区间分别计算对应于各个卫星的监测量；

c)对于b)中的监测量在仰角区间内进行稳定分布拟合，并使用最大似然估计进行稳定分布参数估计；

d)给出各个监测量下的稳定分布置信参数，并用此计算对应于各个仰角区间以及卫星号的样本分位点，即为所需阈值。

进一步，b)中的监测量包括：载噪比CNR、载波平滑变更检验统计量INNO、码/载波分歧值统计量CCD。

进一步，a)中将卫星仰角分组时以3度为一区间。

进一步，c)中使用最大似然估计进行稳定分布参数估计的步骤如下：

对于独立同分布的监测量x＝(x₁，x₂，...，x_n)，稳定分布参数P＝(α，β，γ，δ)的最大似然估计就是使如下的对数似然函数最大化(以GBAS参数阈值建模中常用的对称稳定分布为例)：