[发明专利]基于模糊度固定的双频GBAS电离层空间梯度监测方法

说明书

本发明涉及基于模糊度固定的双频GBAS电离层空间梯度监测方法，属于卫星导航的差分与完好性增强领域。本发明的目的是为了克服现有GBAS电离层空间监测存在盲区问题，包括构建虚拟监测单元、估计单频双差残差、排除虚拟监测单元以及估计电离层空间梯度值，并将电离层空间梯度值的绝对值与门限值进行比较，可有效提升电离层异常梯度监测范围，具有监测准、易实现的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于模糊度固定的双频GBAS电离层空间梯度监测方法，属于卫星导航的差分与完好性增强领域。

背景技术

GBAS是一种基于卫星导航的军民航精密进近系统，具有精度高、效率高、成本低的特点，是民航导航技术与装备的发展趋势。电离层风暴可造成电离层空间梯度，进而造成GBAS定位偏差，是GBAS的主要完好性风险。GBAS科研及工业部门针对电离层风暴，采取了一系列技术措施，特别是基于载波相位双差实时监测电离层空间梯度，相关技术在GBAS领域被称为IGM(Ionosphere Gradient Monitoring)。由于当前单频GBAS的IGM未估计整周模糊度，在整周模糊度区域附近存在电离层监测风险盲区，对GBAS运行安全产生了一定影响。卫星导航的双频多星座是未来GBAS的发展方向，GBAS采用两种双频方法，分别为DFree与IFree。IFree可基本完全消除电离层时间梯度与空间梯度风险，无需IGM功能，但是其定位精度差，无法满足高等级II/III类精密进近的精度与可用性要求；DFree无法消除电离层空间梯度风险，仍然需要IGM功能，但其定位精度高，可满足II/III类精密进近的精度与可用性要求。IGM在未来双频GBAS中仍然是一个重要功能。

因此，构造一种基于模糊度固定的双频GBAS电离层空间梯度监测方法具有重要的研究价值与工程意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有GBAS电离层空间监测存在盲区问题，提出一种基于模糊度固定的双频GBAS电离层空间梯度监测方法。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种基于模糊度固定的双频GBAS电离层空间梯度监测方法，基于M个分散部署的双频GBAS参考接收机上报的GNSS数据实现，M大于2，双频频点编号为L1和L2；包括以下步骤：

(1)选取双频GBAS参考接收机上报GNSS数据包括的公共卫星，并将任意2个卫星和任意2个双频GBAS参考接收机进行组合，构成多个虚拟监测单元；

(2)对任意一个虚拟监测单元，基于M-W方法与星地几何双差结合估计单频双差模糊度，基于单频双差模糊度和星地几何双差值估计单频双差残差；

(3)对于任意一个检测卫星，选取相关的全部虚拟监测单元，并以2个公共的双频GBAS参考接收机为准则，将选取的虚拟监测单元分为组，对于每一组，排除绝对值最大的S个单频双差残差对应的虚拟监测单元，S代表最大假设故障数；

(4)对于任意一个检测卫星，基于步骤(3)排除后剩余的相关虚拟监测单元的单频双差残差进一步估计电离层空间梯度值，并将电离层空间梯度值的绝对值与门限值进行比较，判定是否告警。

进一步的，步骤(2)具体方法为：

采用M-W方法估计L1-L2双频整周模糊度浮点解

基于连续K个历元的L1-L2双频整周模糊度浮点解求平均，并取整得到L1-L2双频整周模糊度固定解

基于L1-L2双频整周模糊度固定解与星地几何双差值估计L1单频电离层延迟：

γ＝λ_L1/λ_L2