北京遥测技术研究所黄晓瑞获国家专利权
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龙图腾网获悉北京遥测技术研究所申请的专利一种卫星导航系统信号质量监测的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120827022B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2014-02-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:200910125221.0,技术领域涉及:G01S19/20;该发明授权一种卫星导航系统信号质量监测的方法是由黄晓瑞;艾伦设计研发完成,并于2009-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种卫星导航系统信号质量监测的方法在说明书摘要公布了:一种卫星导航系统信号质量监测的方法,根据卫星导航系统可能出现的异常情况,利用多频点、高精度的卫星信号监测设备提供的不同频点下宽窄相关伪距、原始载波相位观测值以及信号能量等多个数据参数,综合研究伪距合理性监测、伪码相关峰对称性监测、码-载偏离度监测、卫星信号能量监测四种方法,并对这四种方法分别给出的监测结果进行综合逻辑判决,得到信号质量监测的最终结果。本发明可应用于各类地面监测站和高精度卫星导航接收机的用户,完成对各类星座可见卫星的跟踪与监测,为卫星系统的精密定轨、电离层修正和完好性分析提供高质量的卫星观测信号,在卫星定轨、精密定位,时间同步等方面提高其性能和安全性。
本发明授权一种卫星导航系统信号质量监测的方法在权利要求书中公布了:1.一种卫星导航系统信号质量监测的方法,其特征在于通过以下步骤实现: 第一步,利用多频点、高精度的卫星信号监测设备,测量得到卫星导航系统信号的原始观测数据,即伪距、载波相位、多普勒和表征信号能量的信号功率噪声谱密度比; 第二步,利用第一步中得到伪距判断卫星信号的伪距合理性,并将判断结果卫星信号质量监测标志Result1送入第六步,2.1利用公式1计算一个周期的伪距变化均值Δprtk,其中,N为一个计算周期中的历元总数,N=10,tk为准备进行监测的当前历元,PRi为一个计算周期中第i个历元的伪距观测值,i=tk‑10…tk‑1; 2.2利用公式得到伪距检测量Test_psudotk,Test_psudotk=PRtk‑PRtk‑1+Δprtk 2; 2.3利用公式3判断卫星信号伪距合理性,fabsTest_psudo<Threshold_psudo 3其中,Threshold_psudo为检测门限,fabs·表示取绝对值函数,若公式3成立,则表示伪距观测量正常,给出卫星信号质量监测标志为0,即Result1=0,若公式3不成立,则表示伪距观测量不正常,给出卫星信号质量监测标志为1,即Result1=1; 2.4将步骤2.3得到的伪距合理性判断结果卫星信号质量监测标志Result1送入第六步; 第三步,利用第一步中得到伪距中的宽、窄相关伪距,对伪码相关峰对称性进行监测,得到卫星信号质量监测标志Result2送入第六步,3.1利用公式4得到第j个观测卫星在tk历元时,在同一个频点上的宽、窄相关伪距之差CheckSVjtk: CheckSVjtk=PWtk‑PNtk 4其中,PWtk、PNtk分别为tk历元宽、窄相关的伪距,SVj,j=1…M为第j个观测卫星的编号,M为tk历元所有观测到的卫星个数; 3.2利用公式4得到在tk历元所有能同时观测到的卫星在同一个频点上的宽、窄相关伪距之差,并将CheckSVjtk值中的最大、最小值去除,通过公式5计算平均值Valuetk: 3.3根据公式6计算伪码相关峰对称性检测量Test_corrtk,Test_corrtk=CheckSVjtk‑Valuetk 6; 3.4利用公式7计算监测级别leveltk: 3.5利用公式8对比步骤3.4得到的监测级别leveltk与监测级别门限Threshold_corr,得到卫星信号质量监测标志Result2,leveltk<Threshold_corr 8若公式8成立,则表示伪码相关峰对称性合理,给出卫星信号质量监测标志为0,即Result2=0,若公式8不成立,则表示伪码相关峰对称性不合理,给出卫星信号质量监测标志为1,即Result2=1; 3.6将步骤3.5得到的判断结果即卫星信号质量监测标志Result2送入第六步; 第四步,利用第一步中得到伪距和载波相位,对码‑载偏离度进行监测,得到卫星信号质量监测标志Result3送入第六步,4.1利用第一步得到多普勒观测值,检测载波相位是否有周跳,若有周跳进入步骤4.3,若无周跳进入步骤4.2; 4.2利用公式9计算无周跳时,tk历元的码‑载偏离度Dvgctk,并将码‑载偏离度Dvgctk送入步骤4.4,其中,τd为时间常数,Ts为观测量的采样间隔,由第一步中多频点、高精度的卫星信号监测设备本身的性能决定,ztk为tk历元的伪距ρtk与载波相位测量值φtk之差,即ztk=ρtk‑φtkdztk=ztk‑ztk‑1=ρtk‑φtk‑ρtk‑1‑φtk‑1; 4.3利用公式10计算有周跳时,tk历元的码‑载偏离度Dvgctk,并将码‑载偏离度Dvgctk送入步骤4.4,其中,4.4利用公式11对比步骤4.2或4.3得到的码‑载偏离度Dvgctk与码‑载偏离度门限Threshold_dvgc,得到卫星信号质量监测标志Result3,Dvgctk<Threshold_dvgc 11若公式11成立,则表示码‑载偏离度检测正常,给出卫星信号质量监测标志为0,即Result3=0,若公式11不成立,则表示码‑载偏离度检测不正常,给出卫星信号质量监测标志为1,即Result3=1;4.5将步骤4.4得到的判断结果即卫星信号质量监测标志Result3送入第六步; 第五步,对信号能量进行监测,得到卫星信号质量监测标志Result4,并将Result4送入第六步,5.1计算卫星俯仰角,根据卫星俯仰角的大小,确定卫星信号能量的检测门限Threshold_cn0,以卫星俯仰角10度为一个区间即[0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60、60~70、70~80、80~90],对应的检测门限Threshold_cn0=[20、23、28、33、38、40、40、41、41]; 5.2利用公式12计算信号能量检测量CN0_avgtk,其中,CN0tk‑1,CN0tk为上一历元tk‑1当和前历元tk测量得到的信号功率噪声谱密度比; 5.3利用公式13对比步骤5.2得到的信号能量检测量CN0_avgtk与步骤5.1确定的卫星信号能量的检测门限Threshold_cn0,得到卫星信号质量监测标志Result4,CN0_avgtk<Threshold_cn0 13若公式13成立,则表示信号能量检测正常,给出卫星信号质量监测标志为0,即Result4=0,若公式13不成立,则表示信号能量检测不正常,给出卫星信号质量监测标志为1,即Result4=1; 5.4将步骤5.3得到的卫星信号质量监测标志Result4送入第六步; 第六步,将第二~第五得到的卫星信号质量监测标志Result1~Result4进行综合逻辑判决,判断卫星信号质量,6.1为卫星信号质量监测标志Result1、Result2、Result3、Result4确定一个对应的权系数Coefficient1、Coefficient2、Coefficient3、Coefficient4,权系数Coefficient1、Coefficient2、Coefficient3、Coefficient4取值范围为0~1,且Coefficient1+Coefficient2+Coefficient3+Coefficient4=1.6.2利用公式14对卫星信号质量监测标志Result1、Result2、Result3、Result4进行加权处理,Final=Coefficient1×Result1+Coefficient2×Result2+Coefficient3×Result3+Coefficient4×Result4 14其中Final表示卫星信号的最终整体质量; 6.3将步骤6.2得到的卫星信号的最终整体质量Final与用户期望值Threshold比对,若Final>Threshold,则判定卫星信号质量异常,若Final≤Threshold,则判定卫星信号质量正常。
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