CN101140322A - 用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置及方法。装置包括：设置模块，用于设置模拟系统；评估模块，用于评估模拟系统的平均可用值；判决模块，判断模拟系统是否可用；输出模块，用于输出可用系统布局信息。方法包括：步骤1.设置模拟系统；步骤2.评估模拟系统平均可用值；步骤3.比较模拟系统平均可用值是否小于预设可用值，是则执行步骤4，否则执行步骤5；步骤4.调整布局参数，执行步骤2；步骤5.输出可用模拟系统布局信息。本发明根据区域的地理信息设置模拟系统，并通过反复评估、判决、调整等操作形成最终模拟系统，使用户最大限度利用各子系统提供的信息，有效提高了模拟系统的精确性、完好性、可用性和连续性。

Description

用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种卫星导航系统，特别是一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置及方法。

背景技术

卫星导航系统已经广泛应用于军事、通信、交通等各个领域。但是，由于电离层、对流层、多径等产生的误差的影响，目前的卫星导航系统无法满足军用和民用的需求。为进一步改善导航系统的定位精度和其他导航性能，人们通常采用全球卫星导航增强系统，按组成卫星导航系统的各成分将增强系统划分为：地基增强系统(Ground Based Augmentation System，GBAS)、星基增强系统(Satellite Based Augmentation System，SBAS)和空基增强系统(Aircraft Based Augmentation System，ABAS)。

现有的卫星导航地基增强系统包括局域增强系统(LAAS)和区域增强系统。其中，LAAS主要由地面基准站、机载差分GPS接收设备和数据链组成。采用LAAS的主要目的是改善卫星导航信号，以满足精密所需导航性能(Required Navigation Performance，RNP)的要求，向视线范围内的用户提供差分修正信号。但是，LAAS的覆盖范围较小，一般不超过47km，而区域增强系统系统可以覆盖很大的范围。

现有技术提出了一种根据GPS的主控站、监控站位置及现有的网络而布局的地基区域增强系统，该系统主要由500余个GPS连续运行站(CORS)和通讯网络组成。它可以通过网络向用户提供GPS待定点相邻的CORS站(三个以上)的GPS相应载波相位和码距，以支持用户的GPS准实时或后处理定位。NGS也可以为用户通过网络提供GPS定位计算服务。

另一种常见的区域增强系统是IGPS(倒GPS)，它是由三部分组成：伪卫星，地面参考站，用户端。该IGPS含有伪卫星区域增强系统，伪卫星播发类似导航信号，所以可以通过计算精度衰减因子(Dilution of precision，DOP)来进行布局规划。由于地面参考站的位置是已知的，伪卫星上装有具有收发双向功能的接收机，通过地面参考站发来的位置信息，伪卫星可以解算出自己的位置(由三个以上的地面参考站可以结算出空中伪卫星的位置，故称为“倒GPS”)，然后它再把自己的位置信息发送给用户，用户从而求得自己的位置。

上述两种区域增强系统的布局都存在一定的局限性：如前一种布局中很重要的一点是基准站附近必须有便捷的计算机网络，即：便于接入市电、并且通讯线路稳定、安全和可靠；后一种布局不适用于局域子系统本身不发送类似导航信号(只需播发增强信息)的新的区域增强系统的布局。

发明内容

本发明的目的在于针对局域子系统本身不发送类似导航信号(只需播发增强信息)的区域增强系统，提供一种新的用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，包括：

设置模块，用于采集区域的地理信息，设置布局参数，根据所述地理信息和布局参数设置模拟系统；

评估模块，与所述设置模块连接，用于在模拟系统中设置模拟用户，接收所述模拟系统和模拟用户接收到的卫星导航数据，根据所述卫星导航数据评估所述模拟系统的平均可用值；

判决模块，与所述评估模块和设置模块连接，用于将所述平均可用值与预设可用值进行比较，如果所述平均可用值小于预设可用值，向所述设置模块输出布局参数的调整信息；否则，将所述模拟系统设置为可用系统；

输出模块，与所述判决模块连接，用于输出所述可用系统对应的系统布局信息。

上述技术方案中，通过根据区域的地理信息设置模拟系统，并通过反复评估、判决、调整等操作形成可用模拟系统，使用户最大限度利用模拟系统中各子系统提供的信息，有效提高了模拟系统的精确性、完好性、可用性和连续性。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种卫星导航地基局域增强系统的布局方法，包括：

步骤A1、采集区域的地理信息，设置布局参数，根据所述地理信息和布局参数设置包括多个子系统的模拟系统；

步骤A2、在所述模拟系统中选取多个子系统，在每个子系统中设置一个模拟用户，所述子系统和模拟用户接收多组卫星导航数据，根据该多组卫星导航数据分别计算模拟系统的多组可用值，对该多组可用值分别进行求和运算和求平均值运算后获得平均值，该平均值为模拟系统的平均可用值；

步骤A3、将模拟系统的平均可用值与预设可用值进行比较，如果模拟系统可用值小于预设可用值，执行步骤A4，否则，执行步骤A5；

步骤A4、调整布局参数，根据调整后的布局参数设置新的模拟系统，执行步骤A2；

步骤A5、将所述模拟系统设置为可用系统，输出所述可用系统对应的系统布局信息。

上述技术方案中，根据区域的地理信息设置模拟系统，通过在模拟系统中选择多个子系统，在每个子系统中设置模拟用户，根据模拟用户和模拟系统接收到的卫星导航数据分别计算当模拟用户位于不同的子系统时，模拟系统的可用值，并通过反复评估、判决、调整等操作形成最终模拟系统，实现了对局域子系统本身不发送导航信号的地基区域增强系统的布局，有效提高了模拟系统的精确性、完好性、可用性和连续性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例一的示意图；

图2为本发明实施例二的示意图；

图3为本发明实施例三的示意图；

图4为本发明实施例四的示意图；

图5为本发明实施例五的流程图；

图6为本发明实施例六的流程图；

图7为本发明实施例七计算模拟系统可用值的流程图；

图8为本发明实施例八计算系统导航性能的流程图；

图9为本发明实施例九计算系统定位误差的流程图；

图10为本发明实施例十优化可用模拟系统的流程图；

图11为本发明实施例十一优化可用模拟系统的流程图。

附图标记说明：

10-子系统；20-局域子系统；30-接收机。

具体实施方式

本发明涉及的区域增强系统，分为空间部分、用户部分和地面部分。空间部分由广域增强系统WAAS卫星组和多种卫星导航系统的卫星组(如：GPS、GLONASS、Galileo、北斗等卫星)组成；用户部分可包括飞机、轮船或地面的普通用户；地面部分由多个局域子系统组成。

图1为本发明实施例一的示意图。如图1所示，本发明用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置包括：

设置模块1，用于采集区域的地理信息，设置布局参数，根据所述地理信息和布局参数设置模拟系统；

评估模块2，与设置模块1连接，用于在模拟系统中设置模拟用户，接收所述模拟系统和模拟用户接收到的卫星导航数据，根据所述卫星导航数据评估所述模拟系统的平均可用值；

判决模块3，与评估模块2和设置模块1连接，用于将平均可用值与预设可用值进行比较，如果该平均可用值小于预设可用值，向设置模块1输出布局参数的调整信息；否则，将该模拟系统设置为可用系统；

输出模块4，与判决模块3连接，用于输出该可用系统对应的系统布局信息。

本实施例中，通过根据区域的地理信息设置模拟系统，在模拟系统中设置模拟用户，模拟用户和模拟系统接收卫星导航数据，根据该卫星导航数据计算模拟系统的可用值，并通过反复调整、计算、评估等操作形成可用系统，根据可用系统对应的布局信息进行系统布局，有效提高了布局系统的可用性和连续性。

图2为本发明实施例二的示意图。如图2所示，一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，与实施例一的区别在于：设置模块1包括：

初始参数采集单元11，用于采集包括区域的经度跨度和纬度跨度的地理信息，设置包括经度步长值和纬度步长值的布局参数；

二维设置单元12，与初始参数采集单元11和评估模块2连接，用于在区域的经度跨度和纬度跨度构成的二维平面上，以经度步长值和纬度步长值为单位，将区域划分成多个子区域，每个子区域对应一个子系统，每个交点处设置一个局域子系统，每个局域子系统上设置至少三个接收机，形成模拟系统；

参数调整单元13，与初始参数采集单元11、二维设置单元12和判决模块3连接，用于接收判决模块3输出的调整信息，根据该调整信息对初始参数采集单元11中的布局参数进行调整，并将调整后的布局参数输出给所述二维设置单元12。

本实施例中，通过根据区域的经度跨度、纬度跨度等地理信息设置经度步长值、纬度步长值形成包含多个子系统、每个子系统包含至少由三个接收机组成的局域子系统的模拟系统，此外还可通过调整经度步长值、纬度步长值等参数调整模拟系统，有利于使用户最大限度的利用各局域子系统提供的信息。

图3为本发明实施例三的示意图。如图3所示，一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，与实施例二的区别在于：评估模块2包括：

信息接收单元21，与设置模块1连接，用于在所述模拟系统中选取多个子系统，在每个子系统中设置一个模拟用户，接收所述子系统和模拟用户接收到的多组卫星导航数据；

运算单元22，与信息接收单元21连接，用于根据所述多组卫星导航数据计算多组模拟系统的导航性能指标，分别将所述多组计算的导航性能指标和预设导航性能指标进行比较，根据比较结果输出多组子可用值；

评估单元23，与运算单元22和判决模块3连接，用于对所述多组子可用值依次进行累加运算和求平均值运算，求得模拟系统的平均可用值，并将该平均可用值输出到判决模块3。

本实施例中，通过在不同的子系统中分别设置模拟用户，根据子系统和模拟用户接收到的多组卫星导航数据分别计算模拟系统的可用值，有利于对模拟系统进行更全面地评估。

图4为本发明实施例四的示意图。如图4所示，一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，与实施例三的区别在于：运算单元22包括：

定位精度子单元221，与信息接收单元21和评估单元23连接，用于根据多个子系统和模拟用户接收到的多组卫星导航数据计算多组水平误差、垂直误差和总误差，将计算的多组水平误差、垂直误差和总误差分别与预设水平误差、预设垂直误差、预设总误差进行比较，根据比较结果获得多组子可用值，并将多组子可用值输出到评估单元23；

完好性子单元222，与信息接收单元21和评估单元23连接，用于根据多个子系统和模拟用户接收到的多组卫星导航数据计算多组垂直保护级和水平保护级，将计算的多组垂直保护级和水平保护级分别与预设垂直告警门限值和预设水平告警门限值进行比较，根据比较结果获得多组子可用值，并将多组子可用值输出到所述评估单元23；

平均发射功率子单元223，与信息接收单元21和评估单元23连接，用于根据多个子系统和模拟用户接收到的多组卫星导航数据计算多组局域子系统的平均发射功率，将计算的多组平均发射功率分别与预设额定功率进行比较，根据比较结果获得多组子可用值，并将多组子可用值输出到所述评估单元23。

本实施例中，通过从定位精度、完好性和平均发射功率等不同角度分别计算模拟系统的可用值，有利于对模拟系统进行全面评估，从而提高模拟系统的精确性、完好性、可用性和连续性。

图5为本发明实施例五的流程图。如图5所示，一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的方法，包括以下步骤：

步骤A1、采集区域的地理信息，设置布局参数，根据所述地理信息和布局参数设置包括多个子系统的模拟系统；

步骤A2、在所述模拟系统中选取多个子系统，在每个子系统中设置一个模拟用户，所述子系统和模拟用户接收多组卫星导航数据，根据该多组卫星导航数据分别计算模拟系统的多组可用值，对该多组可用值分别进行求和运算和求平均值运算后获得平均值，该平均值为模拟系统的平均可用值；

步骤A3、将模拟系统的平均可用值与预设可用值进行比较，如果模拟系统可用值小于预设可用值，执行步骤A4，否则，执行步骤A5；

步骤A4、调整布局参数，根据调整后的布局参数设置新的模拟系统，执行步骤A2；

步骤A5、将所述模拟系统设置为可用系统，输出所述可用系统对应的系统布局信息。

本实施例中，通过根据区域的地理信息设置模拟系统，在模拟系统中设置模拟用户，模拟用户和模拟系统接收卫星导航数据，根据该卫星导航数据计算模拟系统的可用值，并通过反复调整、计算、评估等操作形成可用系统，根据可用系统对应的布局信息进行系统布局，有效提高了布局系统的可用性和连续性。

在进行方案布局时，步骤A1可具体为：采集包括区域的纬度跨度和经度跨度的地理信息，设置包括经度步长值和纬度步长值的布局参数，在区域的经度跨度和纬度跨度构成的二维平面上，以经度步长值和纬度步长值为单位，将区域划分成多个子区域，每个子区域对应一个子系统，两个子区域的每个交点处设置一个局域子系统，每个局域子系统上设置至少三个接收机，形成模拟系统。

假设把需要布局的区域抽象为一个立方体，立方体的长为区域的经度跨度，宽为区域的纬度跨度，高设定为区域内最高建筑物的高度。选择一个适当的高度，如：将高度设定为30m，在形成初步模拟系统时，只需考虑以区域经度跨度和纬度跨度构成的二维平面的情形。

图6为本发明实施例六的流程图。如图6所示，分别选择经度和纬度的步长值，即把区域视为一个长方形，把长方形划分为许多网格，每个网格形成一个子区域，每个子区域对应一个子系统10，网格的每一个节点上设置一个局域子系统20，在每个局域子系统20上设置一个边长为150m的等边三角形，把接收机30分别设置在三角形的三个顶点上。

进行方案布局时，技术人员可根据需要选择在局域子系统上设置更多(如：4个)接收机，使得用户最大限度利用各子系统提供的信息。

由于电离层误差是卫星导航定位的主要误差，因此，在电离层变化异常的中低纬(纬度：0°～55°)地区，为了位于该区域内的用户能接收到较强的信号，需增加局域子系统的设置密度，可减小经度步长值和纬度步长值，较佳的经、纬度步长值可选择0.7°；在电离层相对稳定的高纬(纬度：55°～90°)地区，可减小局域子系统的设置密度，增大经度步长值和纬度步长值，较佳的经、纬度步长值可选择0.9°。

本实施例中，根据区域的地理信息和经度、纬度跨度进行系统布局形成模拟系统，有利于避免系统布局的盲目性。

图7为本发明实施例七计算模拟系统可用值的具体流程图。假设该模拟系统中子系统的总个数为n，i为当前子系统的序数，Vi为当前子系统的可用值，V为模拟系统的总可用值，G为模拟系统的平均可用值，M为预设可用值。

如图7所示，步骤A2具体为：

步骤A21、令i＝1，V＝0，其中，i为当前子系统的序数，V为模拟系统的总可用值；

步骤A22、在第i个子系统内设置一个模拟用户，第i个子系统和模拟用户接收卫星导航数据，根据该卫星导航数据计算模拟系统的导航性能，获得第i组导航性能值；

步骤A23、将第i组导航性能值与预设性能值进行比较，如果第i组导航性能值小于预设性能值，执行步骤A25，否则，执行步骤24；

步骤A24、令Vi＝1，Vi为当模拟用户位于第i个子系统时模拟系统的可用值，执行步骤A26；

步骤A25、令Vi＝0，执行步骤A26；

步骤A26、判断i是否等于n，n为模拟系统包含的子系统的总个数，是则执行步骤A28，否则执行步骤A27；

步骤A27、令i＝i+1，执行步骤22；

步骤A28、计算 $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Vi};$

步骤A29、计算G＝V/n，其中G为模拟系统的平均可用值。

本实施例中，通过对模拟系统的所有子系统均进行评估，全面评估模拟系统，有利于更全面反映模拟系统的可用信息。

上述实施例中，为提高评估的速度，也可采取随机选取多个子系统的方式对模拟系统进行可用值的计算。

图8为本发明实施例八计算系统导航性能的流程图。如图8所示，步骤22具体包括：

步骤A221、计算模拟系统定位误差；

步骤A222、计算模拟系统完好性；

步骤A223、计算布局局域子系统平均发射功率；

步骤A224、求得的水平误差、垂直误差、总误差、垂直保护级、水平保护级和平均发射功率构成一组导航性能值。

假设当前子区域包含4个局域子系统，每个局域子系统设有3个接收机。图9为本发明实施例九计算系统定位误差的流程图。如图9所示，步骤A221包括：

步骤A2211、第i个子系统内一个局域子系统的每个接收机接收卫星原始导航数据，根据接收到的卫星导航数据校正原始伪距，并求出伪距差分值；

校正原始伪距的方法具体为：接收机利用WAAS播发的电离层纠正数据消除接收到的伪距中的电离层误差；利用Hopfield模型消除对流层误差；消除星历、星钟误差，地球自传效应带来的误差；根据接收机接收到的原始导航数据中的载波相位的值对伪距进行Hatch滤波后，得到校正伪距；

计算伪距差分值的方法具体为：接收机依据导航电文解算出卫星的在轨位置，根据卫星的在轨位置和当前接收机的精确坐标求出接收机和卫星之间的真实距离，该真实距离与校正伪距的差值就是伪距差分值；

步骤A2212、根据求得的伪距差分值，分别计算每个局域子系统的平均伪距差分值；

计算平均伪距差分值的具体方法是：根据多基准一致性判决(Multiple reference consistency check)，分别判定一个局域子系统包含的3个接收机所对应的3个伪距差分值是否可用，对可用的伪距差分值进行算术平均，求得平均伪距差分值；

步骤A2213、根据求得的平均伪距差分值，分别计算每个局域子系统对应的补偿伪距；

补偿伪距的计算方法具体为：将求得的平均伪距差分值通过甚高频数据链(VDL)发送给用户，用户校正伪距与接收到的平均伪距差分值进行求和运算，获得补偿伪距；

步骤A2214、根据求得的4个补偿伪距建立卡尔曼滤波方程，求解卡尔曼滤波方程得到用户的计算位置，将用户的计算位置与用户的真实位置进行比较，求解系统的定位误差；

求解系统定位误差的具体方法是：由于设定好的用户对应的用户真实位置是已知的，故可以根据用户的真实位置和用户的计算位置来解系统的定位误差，系统的定位误差具体包括：水平定位误差(以下简称“水平误差”)，垂直定位误差(以下简称“垂直误差”)，总定位误差(以下简称“总误差”)；求解方法如下：设用户的真实位置坐标为(x0，y0，z0)，用户的计算位置坐标为(x1，y1，z1)，两者都是站心坐标系中的值，

垂直误差为＝z1-z0，

步骤A222中，系统完好性的计算方法是：第i个子系统和模拟用户接收卫星原始导航数据，并根据卫星方向角和接收机性能参数，分别计算局域子系统内伪距观测量的平均标准偏差和用户接收机伪距观测量的标准偏差，对局域子系统内伪距观测量的平均标准偏差和用户接收机伪距观测量的标准偏差计算标准偏差后获得最体方差；针对一个相对该子区域内的可见卫星，可求得一个最体方差；通常该子区域内有多个可见卫星，用上述方法分别求出不同可见卫星对应的多个最体方差；在求得最体方差的基础上，可得到最小二乘法的加权矩阵，根据该加权矩阵与方向余弦矩阵求得从伪距域到定位域的转换矩阵；根据求得的最体方差、伪距域到定位域的转换矩阵、以及用户接收机无故障时的漏检概率系数计算系统完好性，包括垂直保护级和水平保护级；

假设用户接收机无故障时的漏检概率系数为K，局域子系统内接收机伪距观测量的标准差为： ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ref}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)=a_0+a_1{e}^{-{\mathrm{\θ}}_i^j/\mathrm{\θ}0},$ 其中，i表示第i个接收机，j表示第j个可见卫星，a₀、a₁、θ₀可按接收机的性能事先给定，θ_i ^j，为实时观测量相应的高度角，由于局域子系统内三个接收机的相距很近，可以认为各站的θ_i ^j相等，统一以θ^j表示。由3个接收机得到的伪距差分值对应的方差可表示为： ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gndl}}^2\left(j\right)=\frac{1}{3}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{ref}}^2\left({\mathrm{\θ}}^j\right).$ 四个局域子系统的伪距差分值对应的方差做算术平均，得到一个最终的方差值σ_gnd ²(j)。位于该子区域内的用户的伪距观测量标准差为： ${\mathrm{\σ}}_u\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)=a_0+a_1{e}^{-{\mathrm{\θ}}^j/\mathrm{\θ}0},$ θ^j表示用户接收机实时观测量相应的高度角，其他参数的意义同上。则总的方差为： ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2\left(j\right)={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}^2\left(j\right)+{\mathrm{\σ}}_u^2\left({\mathrm{\θ}}^j\right);$

针对N个可见卫星，可以得到解算位置时用的最小二乘法的加权矩阵为： $W=\left[\begin{array}{ccccc}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2\left(j\right)& & & & \\ & \·& & & \\ & & \·& & \\ & & & \·& \\ & & & & {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2\left(N\right)\end{array}\right],$ 假设几何矩阵(方向余弦阵)为H，则有伪距域到定位域的转换矩阵为S＝(H^TW^-1H)^-1H^TW^-1，则垂直保护级为： $\mathrm{VPL}=K\sqrt{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{3j}^2{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2\left(j\right)},$ 其中，S_3j为伪距域到定位域转换矩阵S的第三行；水平保护级为： $\mathrm{HPL}=K\sqrt{\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{2j}^2{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{tot}}^2\left(j\right)},$ 其中，s_2j为伪距域到定位域转换矩阵S的第二行。

步骤A223中，计算局域子系统平均发射功率的方法举例如下：

假设用户接收机的信噪比η，甚高频数据链的链路损耗为β1，接收机附近的噪声功率V1，则该局域子系统发射功率P1＝η*V1/β；分别计算该子区域其他三个局域子系统的发射功率P2、P3、P4，对求得的四个发射功率求算术平均值，获得局域子系统的平均发射功率；

用户所在子区域的局域子系统与用户之间通过甚高频数据链(VDL)进行数据交互，本实施例中，甚高频数据链中的甚高频导航波段为108～118MHz，甚高频数据广播采用差分8进制相移键控，比特率为32.5Kbit/s，并采用时分多址技术(TDMA)进行数据通信。

本实施例中，选取定位误差、完好性和平均发射功率作为参量，有利于对模拟系统的完好性、定位精度和发射功率方面进行全面的评估。

根据由水平误差、垂直误差、总误差、垂直保护级、水平保护级和平均发射功率构成的一组导航性能值计算当前子区域对应原布局子方案的可用值时，步骤A23具体为：将该组导航性能值中的水平误差、垂直误差、总误差、垂直保护级、水平保护级和平均发射功率分别与预设性能值中的预设水平误差、预设垂直误差、预设总误差、预设垂直告警门限值、预设水平告警门限值和额定功率进行比较，如果导航性能值中的水平误差、垂直误差、总误差、垂直保护级、水平保护级和平均发射功率分别小于或等于预设水平误差、预设垂直误差、预设总误差、预设垂直告警门限值、预设水平告警门限值和预设额定功率，执行步骤A24，即：当前子系统可用，令Vi＝1，否则，执行步骤A25，即：当前子系统不可用，令Vi＝0。

本实施例中，通过对模拟系统完好性、定位误差、平均功率进行全面评估，最大限度地反映了模拟系统的可用性。

如果模拟系统平均可用值小于预设可用值，该模拟系统不可用，需要对系统布局参数进行调整设置新的模拟系统，其中，步骤4中调整系统布局参数具体为：通过调整经度步长值和纬度步长值调整系统布局参数，或通过调整局域子系统中各接收机的设置位置调整系统布局参数，或通过调整子系统内各局域子系统的高度调整系统布局参数，或通过三种调整方式的任意组合来调整系统布局参数。

假设模拟系统预设的可用值M＝98％，如果G＜98％，模拟系统不可用，需要进行调整以便提高模拟系统的可用值，形成可用的模拟系统，具体调整过程中，如果G＜70％，主要调整划分子区域的经度和纬度的步长值，如：将经度步长值和纬度步长值分别减少0.05°；如果70％≤G≤90％，主要调整不可用的子系统的三维高度，如：将调高该子区域内各局域子系统的高度，每次调高1m；如果90％＜G＜98％，主要调整每个局域子系统上的接收机的间距，如：减小接收机间距，每次减少1m，根据上述三种调整方法，有利于更快更好地设置可用的模拟系统；此外，还可使用上述三种调整方法的任意组合的调整方法进行模拟系统的调整；

如果模拟系统的可用值G≥98％时，该模拟系统为可用模拟系统。

本实施例根据模拟系统的可用值进行布局参数的调整，有利于更快更好的获得可用系统布局。

本发明在步骤A5后还包括优化可用模拟系统的步骤。图10为本发明实施例十优化可用模拟系统的流程图。如图10所示，优化可用模拟系统的步骤具体为：

步骤A61、采集区域的地理位置信息，判断可用模拟系统中局域子系统当前设置位置是否合理，如果不合理，计算可用模拟系统中局域子系统的设置位置与实际地形中合理设置位置之间的距离，获得第一计算距离；

步骤A62、将第一计算距离与预设的允许距离进行比较，如果第一计算距离小于预设的允许距离，执行步骤63，否则执行步骤2；

步骤A63、将可用模拟系统设置为优化模拟系统，输出该优化模拟系统对应的系统布局信息。

其中，不合理的位置可能是自然条件不允许进行系统布局(如：一条河流、已有建筑物等)的区域，也可能是或该区附近设有重要的通信设备，不允许再进行系统布局以免造成信号干扰等。

本实施例通过对局域子系统的位置信息与实际地理位置进行比较，进一步提高了可用模拟系统的实用性。

在合理的设置位置中，有时还存在一个最佳的设置位置，例如：我国沿海建设有灯塔和大型航标上百座，这些航标设施和灯塔都建在对航行有危险的地方，然而，这些航标和灯塔是经过时间考验的，他们普遍盘踞航道重要位置，多数在海岛或海岸高处临海的山上，又有良好的站址和基础设施，所以这些地方一般是局域子系统布置的理想位置，如果原来设计的位置与这些位置相近，可以考虑把局域子系统安放在这些位置。

因此，在上述优化的基础上，还可对模拟系统进进一步优化。图11为本发明实施例十一优化可用模拟系统的流程图。如图11所示，与实施例十的区别在于，在步骤A62和步骤A63之间还可包括：

步骤A621、计算所述可用模拟系统中局域子系统的设置位置与实际地形中最佳设置位置之间的距离，获得第二计算距离；

步骤A622、将第二计算距离与预设的允许距离进行比较，如果第二计算距离小于预设的允许距离，执行步骤A63，否则执行步骤A2。

例如，假设预设的允许调整距离为2km，如果需要对局域子系统设置位置进行调整的距离大于2km时，则把局域子系统设置位置调整后，对局域子系统设置位置调整后对应的模拟系统需要进行重新评估判决；如果需要对局域子系统设置位置进行调整的距离小于2km时，则把局域子系统设置位置调整后对应的模拟系统就是优化模拟系统。

本实施例中，通过将局域子系统设置在最佳地理位置，有利于使用户最大限度地利用系统中局域子系统发出的信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，其特征在于，包括：

设置模块，用于采集区域的地理信息，设置布局参数，根据所述地理信息和布局参数设置模拟系统；

评估模块，与所述设置模块连接，用于在模拟系统中设置模拟用户，接收所述模拟系统和模拟用户接收到的卫星导航数据，根据所述卫星导航数据评估所述模拟系统的平均可用值；

判决模块，与所述评估模块和设置模块连接，用于将所述平均可用值与预设可用值进行比较，如果所述平均可用值小于预设可用值，向所述设置模块输出布局参数的调整信息，否则，将所述模拟系统设置为可用系统；

输出模块，与所述判决模块连接，用于输出所述可用系统对应的系统布局信息。

2.根据权利要求1所述用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，其特征在于，所述设置模块包括：

初始参数采集单元，用于采集包括区域的经度跨度和纬度跨度的地理信息，设置包括经度步长值和纬度步长值的布局参数；

二维设置单元，与所述初始参数采集单元和所述评估模块连接，用于在区域的经度跨度和纬度跨度构成的二维平面上，以经度步长值和纬度步长值为单位，将区域划分成多个子区域，每个子区域对应一个子系统，两个子区域的每个交点处设置一个局域子系统，每个局域子系统上设置至少三个接收机，形成模拟系统；

参数调整单元，与所述初始参数采集单元、二维设置单元和判决模块连接，用于接收所述判决模块输出的调整信息，根据所述调整信息对所述初始参数采集单元中的布局参数进行调整，并将调整后的布局参数输出给所述二维设置单元。

3.根据权利要求2所述用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，其特征在于，所述评估模块包括：

信息接收单元，与所述设置模块连接，用于在所述模拟系统中选取多个子系统，在每个子系统中设置一个模拟用户，接收所述子系统和模拟用户接收到的多组卫星导航数据；

运算单元，与所述信息接收单元连接，用于根据所述多组卫星导航数据计算多组模拟系统的导航性能指标，分别将计算的所述多组导航性能指标和预设导航性能指标进行比较，根据比较结果输出多组子可用值；

评估单元，与所述运算单元和判决模块连接，用于对所述多组子可用值依次进行累加运算和求平均值运算，求得模拟系统的平均可用值，并将该平均可用值输出到所述判决模块。

4.根据权利要求3所述用于布局卫星导航地基区域增强系统的装置，其特征在于，所述运算单元包括：

定位精度子单元，与所述信息接收单元和评估单元连接，用于根据所述多组卫星导航数据计算多组水平误差、垂直误差和总误差，将计算的多组水平误差、垂直误差和总误差分别与预设水平误差、预设垂直误差、预设总误差进行比较，根据比较结果获得多组子可用值，并将多组子可用值输出到所述评估单元；

完好性子单元，与所述信息接收单元和评估单元连接，用于根据所述多组卫星导航数据计算多组垂直保护级和水平保护级，将计算的多组垂直保护级和水平保护级分别与预设垂直告警门限值和预设水平告警门限值进行比较，根据比较结果获得多组子可用值，并将多组子可用值输出到所述评估单元；

平均发射功率子单元，与所述信息接收单元和评估单元连接，用于根据所述多组卫星导航数据计算多组局域子系统的平均发射功率，将计算的多组平均发射功率分别与预设额定功率进行比较，根据比较结果获得多组子可用值，并将多组子可用值输出到所述评估单元。

5.一种用于布局卫星导航地基区域增强系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A1、采集区域的地理信息，设置布局参数，根据所述地理信息和布局参数设置包括多个子系统的模拟系统；

步骤A2、在所述模拟系统中选取多个子系统，在每个子系统中设置一个模拟用户，所述子系统和模拟用户接收多组卫星导航数据，根据该多组卫星导航数据分别计算模拟系统的多组可用值，对该多组可用值分别进行求和运算和求平均值运算后获得平均值，该平均值为模拟系统的平均可用值；

步骤A3、将模拟系统的平均可用值与预设可用值进行比较，如果模拟系统可用值小于预设可用值，执行步骤A4，否则，执行步骤A5；

步骤A4、调整布局参数，根据调整后的布局参数设置新的模拟系统，执行步骤A2；

步骤A5、将所述模拟系统设置为可用系统，输出所述可用系统对应的系统布局信息。

6.根据权利要求5所述的用于布局卫星导航地基区域增强系统的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：采集包括区域的纬度跨度和经度跨度的地理信息，设置包括经度步长值和纬度步长值的布局参数，在区域的经度跨度和纬度跨度构成的二维平面上，以经度步长值和纬度步长值为单位，将区域划分成多个子区域，每个子区域对应一个子系统，两个子区域每个交点处设置一个局域子系统，每个局域子系统上设置至少三个接收机，形成模拟系统，执行步骤A2。

7.根据权利要求6所述的用于布局卫星导航地基区域增强系统的方法，其特征在于，所述步骤A2具体为：

步骤A21、令i＝1，V＝0，其中，i为当前子系统的序数，V为模拟系统的总可用值；

步骤A22、在第i个子系统内设置一个模拟用户，第i个子系统和模拟用户接收卫星导航数据，根据该卫星导航数据计算模拟系统的导航性能，获得第i组导航性能值；

步骤A23、将第i组导航性能值与预设性能值进行比较，如果第i组导航性能值小于预设性能值，执行步骤A25，否则，执行步骤A24；

步骤A24、令Vi＝1，Vi为当模拟用户位于第i个子系统时模拟系统的可用值，执行步骤A26；

步骤A25、令Vi＝0，执行步骤A26；

步骤A26、判断i是否等于n，n为模拟系统包含的子系统的总个数，是则执行步骤A28，否则执行步骤A27；

步骤A27、令i＝i+1，执行步骤A22；

步骤A28、计算 $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Vi};$

步骤A29、计算G＝V/n，其中G为模拟系统的平均可用值。

8.根据权利要求5所述的用于布局卫星导航地基区域增强系统的方法，其特征在于，所述步骤A4中调整布局参数具体为：通过调整经度步长值和纬度步长值调整系统布局参数，或通过调整局域子系统中各接收机的设置位置调整系统布局参数，或通过调整子系统内各局域子系统的高度调整系统布局参数，或通过三种调整方式的任意组合来调整布局参数。

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