基于BDSBAS的機載端完好性算法研究

于耕 李浩

摘要：用戶差分距離誤差、區域用戶距離誤差是判斷差分精度能否符合系統完好性性能標準的主要參數，本文基于北斗星級增強系統在校驗電離層延遲時，使用格網電離層校正模型的二次曲面擬合算法得到電離層延遲，計算用戶差分距離誤差、區域用戶距離誤差。結果表明，二次曲面擬合算法能滿足機載端在飛行各階段中對北斗衛星導航系統精度與完好性的要求。

關鍵詞：北斗導航星基增強系統;二次曲面擬合;用戶差分距離誤差;區域用戶距離精度

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0098-02

0 引言

用戶差分距離誤差（UDRE）與區域用戶距離誤差（RURA）都可以判斷監測的北斗衛星的差分精度是否可以符合完好性性能的要求。兩者的計算方法大致相同，而其中的差異就是計算校正后的偽距Rm時，UDRE值使用的是格網電離層模型對電離層延遲校正，而RURA使用的通過單頻校正法對電離層延遲校正。

1 基本原理

以UDRE計算方法為例，如下是UDRE值的計算方法：

Pr（UDRE>衛星星歷及鐘差改正誤差）≥99.9%? ? ? ? ? ?（1）

首先，利用單一衛星的觀測偽距量與計算偽距量做差，再經過數理統計計算得到UDRE值。當UDRE值每秒更新一次時，空間段的GEO衛星每3秒便向用戶端播發一次用戶差分距離誤差指數，而由用戶差分誤差指數判斷出某個衛星的差分精度。地面段的監測站接收到的數據進行星鐘誤差校正、通過格網電離層模型對電離層延遲校正、對流層延遲校正等得到校正后，得到觀測偽距量Rm。然后再通過GEO衛星播發的廣播星歷與衛星與地面監測站之間的相對距離，計算得出計算偽距量Rc，兩者做差得到差值量dR; 最后，將地面段所有監測站對相同衛星的差值dRi做數理統計計算，得到UDRE值：

式中，為各個監測站對該衛星的偽距微分的均值，σdR為標準差;k（Pr）為3.2905，表示置信值為99.9%正態函數的分位數。

對于RURA的計算，當各項誤差參數校正精度越高的時候，得到的UDRE值與RURA值越能夠達到完好性性能的要求。同時對于UDRE與RURA值不宜過大，UDRE的最大可用為150m，RURA的最大可用值為300m[1-3]。如圖1所示為UDRE計算流程。

2 實驗結果

實驗采用北京時間的2019年5月10日的下午2時到3時的時間間隔內，選定G4、G10號衛星進行實時的監測，使用Matlab對UDRE和RURA值進行仿真，實驗結果如下所示：

圖2、圖3、圖4和圖5是G4衛星與G10號衛星的UDRE和RURA值的仿真圖。在選取的10800個采樣點中，G4衛星的UDRE最大約為3.79m，最小約為1.53m。RURA值在此范圍內最大為3.80，最小為2.69m。G10衛星的UDRE最大約為2.80m，最小約為1.16m。RURA值在此范圍內最大為2.82m，最小為1.68m。由仿真數據結果得出結論，仿真數據可出UDRE和RURA的數據都在1～4m的區間段，小于UDRE與RURA的最大可用值（UDRE為150m，RURA為300m），保證了北斗衛星導航完好性性能在航路過程中到終端進近的整個階段全部可用。

3 結語

本文對于機載端完好性參數UDRE與RURA進行分析仿真，通過在格網電離層延遲的二次曲面擬合算法校正的電離層延遲，計算UDRE值，而得到的UDRE與RURA值均小于個字的最大可用值，且保證了北斗衛星導航完好性性能在航路過程中到終端進近的整個階段全部可用。

參考文獻

[1] 劉志遠.北斗衛星導航接收機PVT算法的研究及實現[D].重慶：重慶三峽學院，2017.

[2] 張文峰，馬緒瀛.北斗衛星導航系統性能評估[J].礦山測量，2014（04）：40-43.

[3] 蘇先禮.GNSS完好性監測體系及輔助性能增強技術研究[D].上海：上海交通大學，2013.