[发明专利]一种面向ARAIM应用的低轨卫星增强系统星座配置优化方法

说明书

本发明提供一种面向ARAIM应用的低轨卫星增强系统星座配置优化方法，包括：1、确定完好性风险和连续性风险均等分配的情况下，遍历所有子集解和故障模式后的垂直保护级，以及确定低轨卫星星座配置参数的约束条件，2、确定低轨卫星星座配置的参数xsubgt;1/subgt;、xsubgt;2/subgt;、xsubgt;3/subgt;、xsubgt;4/subgt;的目标函数，剔除异常的垂直保护级的计算值，筛选参数xsubgt;1/subgt;、xsubgt;2/subgt;、xsubgt;3/subgt;、xsubgt;4/subgt;的初始种群，3、对低轨卫星星座配置的参数xsubgt;1/subgt;、xsubgt;2/subgt;、xsubgt;3/subgt;、xsubgt;4/subgt;的目标函数进行适应度计算；4、从第二代种群开始，将父代种群与子代种群合并形成新子代种群；5、对新子代种群进行局部最优选择，筛选出目标函数的最大值作为最优子代，重复步骤4，直至遗传代数小于最大遗传代数。本发明弥补了低轨增强系统的完好性监测空缺，提高了ARAIM机载接收机的可用性。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种面向ARAIM应用的低轨卫星增强系统星座配置优化方法。

背景技术

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)发展迅速，目前已广泛应用于各个领域。未来，全球大众用户对高精度、快收敛、高完好、高安全、高可用等都提出了一系列要求，所以在复杂环境下的高安全实时精密定位成为当前GNSS更高的目标。为了解决以上问题，各国都在积极建设自己的导航增强系统，而传统的导航增强系统均为地面测站辅助信息增强的工作体制。但由于我国领土及疆域限制，难以通过全球布设地面站来实现全球厘米级定位以及快收敛服务。所以，随着布站密度和信息速率需求的不断增长，现有的增强系统已经无法支持下一代北斗实现挑战环境下的厘米级实时定位服务。为此，需要设计新型增强系统的架构与体制，以实现三个目标：1)降低对海外建站的依赖；2)将增强服务由区域增强扩展至全球增强；3)大幅提升精密定位服务的可用性和安全性。

随着通信业务的发展，在20世纪末，出现了用于移动通信的低轨卫星星座，典型的代表是美国的铱星(Iridium)和全球星(Globalstar)星座。2019年1月，第二代铱系统完成组网，完全取代第一代铱系统。新一代铱星系统除提供原有的通信服务外，还搭载了导航增强有效载荷，可为用户提供通信以外的定位跟踪、广播式自动相关监视等其他服务。2015年以来，许多国际知名企业如美国的OneWeb、SpaceX、Boeing，韩国的Samsung，中国的航天科技集团和航天科工集团等先后宣布发射和部署各自的商用低轨星座，均是为了向全球提供无缝稳定的宽带互联网通信服务。我国的“鸿雁”星座首发星已于2018年12月29日成功发射并进入预定轨道，整个星座计划在2024年前后部署完成。鸿雁移动通信星座除满足多领域监测数据信息传送需求外，还将具备移动广播功能并且搭载星上GNSS接收机，配置导航增强功能。

由于低轨卫星市场发展迅速，且搭载导航增强载荷实现成本低，可将其作为天基监测平台，实现“天基监测+信号增强”的导航增强新系统。北斗三号的开通，标志我国正式建成与GPS媲美的米级导航定位系统，对于北斗今后的发展，北斗卫星导航系统工程副总设计师冉承其表示，2025年前有望简称天基的低轨星座系统，向全球提供厘米级定位服务。

目前关于低轨导航增强的研究主要集中于实时精密定轨及遥感监测方面，低轨卫星导航增强系统存在完好性监测空缺，一旦低轨卫星导航系统正式用于导航增强服务，将会影响ARAIM机载接收机的可用性。

因此，为了克服现有技术中的问题，需要一种面向ARAIM应用的低轨卫星增强系统星座配置优化方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种面向ARAIM应用的低轨卫星增强系统星座配置优化方法，所述方法包括如下方法步骤：