CN104330805A - 卫星导航增强系统中随机误差检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵之后，根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，并根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵，最后根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，通过利用C值辅助随机误差的B值检测，与仅利用B值进行检测的方法相比，有效的减小了误检和漏检的概率，提高了卫星导航增强系统运行的可用性和连续性。

Description

卫星导航增强系统中随机误差检测方法

技术领域

本发明涉及卫星导航增强系统技术领域，尤其涉及一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法。

背景技术

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是一种基于卫星的无线电导航系统，目前，在民用航空中已得到广泛应用，然而，GPS的导航精度不能满足民航精密进近的需求，因此出现了一些卫星导航增强系统。其中，地基增强系统(ground-based augmentation systems，GBAS)是国际民航组织提出的一种基于GPS系统的卫星导航增强系统，该系统利用卫星导航差分技术和完好性监测技术来增强卫星导航系统信号，提高系统的定位精度和完好性，以满足民航精密进近和着陆的需求。

GBAS包括卫星子系统、地面子系统和机载子系统，在机载子系统中机载用户(通常指飞机)进近和起飞的过程中，机载用户和地面子系统的监测站的距离较近，利用定位误差在空间和时间上的相关性(即认为机载用户和监测站在一定范围内的定位误差相同)，机载用户可以根据监测站播发的伪距校正值和完好性信息来提高导航的精度和完好性。具体实现原理为：卫星子系统各卫星产生GPS信号并发送给地面子系统和机载子系统；地面子系统中监测站中的各接收机接收GPS信号，测得各接收机到各卫星的距离(该距离为含有定位误差的伪距观测值)，同时根据GPS信号计算出卫星的位置，进而结合已知的监测站中各接收机的精确位置计算出各接收机到各卫星的真实距离，监测站将各接收机到各卫星的伪距观测值和真实距离进行比较，计算出各卫星的伪距校正值(即伪距测量误差)，并通过完好性监测算法获得GBAS的完好性信息，地面子系统将伪距校正值以及完好性信息作为增强信息发送给机载子系统；机载子系统中机载用户接收机接收GPS信号，测得含有伪距测量误差的伪距观测值，再根据接收的地面子系统发送的增强信息，利用定位误差的相关性，通过空地差分方法减小机载用户的定位误差，完成精确位置解算，提高定位精度和完好性。

在监测站和机载用户接收GPS信号获取伪距观测值的过程中，伪距测量误差包含卫星星历、电离层延迟、对流层延迟以及多径效应和射频干扰(RadioFrequency Interference，RFI)等引起的误差，其中，星历误差、电离层误差和对流层误差由于在监测站和机载用户之间具有相关性，可以通过空地差分方法得以消除，但是，多径和RFI等随机误差在监测站和机载用户之间几乎没有相关性，因而无法通过空地差分方法将其消除。过大的随机误差对机载用户的进近、起飞等过程都会产生很大的影响，特别是RFI，由于GPS信号功率很低，极易被RFI攻击，较大的RFI可能引起接收机性能下降，如定位精度退化、系统失锁和捕获时间增加等，从而影响机载用户的精密进近，因此，为了实现II/III类精密进近(Category，CAT-II/III)，有必要在卫星导航增强系统中对随机误差进行检测，以排除掉超出系统容忍范围的卫星观测值，提高定位精度，同时保证系统完好性。

现有技术中，在卫星导航增强系统中对随机误差进行检测时，地面子系统采用基于B值的随机误差检测方法可以同时检测出多径和RFI等随机误差是否超限，其中B值由随机误差组成，通过B值与B值的门限值的比较来确定是否有较大的随机误差发生，但是这种基于B值的随机误差检测方法容易出现误检和漏检的情况。

发明内容

本发明提供一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，用以降低卫星导航增强系统中随机误差检测的误检和漏检概率。

本发明提供一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，包括：

根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵，其中，伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，每行代表一个接收机对应各卫星的伪距校正值，每列代表各接收机对应一个卫星的伪距校正值；

根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，其中，B值矩阵中的任一B值为伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，C值矩阵中的任一C值为伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N；

根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵；

根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果。

在本发明的一实施例中，根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵，包括：

根据公式(1)获取第一阈值矩阵中与对应的阈值

$T_{B_i^j}=K_B\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)}{\sqrt{M(M-1)}}---\left(1\right)$

根据公式(2)获取第二阈值矩阵中与对应的阈值

$T_{C_i^j}=K_C\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)}{\sqrt{N(N-1)}}---\left(2\right)$

其中，为第j颗卫星相对第i个接收机的仰角，为关于的函数，可由监测站接收机性能参数计算得到，M为接收机总数，K_B和K_C为漏检概率系数，为第一阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值所对应的第一阈值，为第二阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值所对应的第二阈值。

在本发明的一实施例中，根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：

判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于

若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；若否，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

在本发明的一实施例中，在根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果之前，还包括：

根据公式(3)获取行波动参数PRc(i)；

$\mathrm{PRc}\left(i\right)={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}_i})}^2---\left(3\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第i行的平均值；

确定PRc(i)中最大的PRc(i)所对应的行号为伪距校正值矩阵的最大波动行号；

根据公式(4)获取列波动参数PRc(j)；

$\mathrm{PRc}\left(j\right)={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}^j})}^2---\left(4\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第j列的平均值；

确定PRc(j)中最大的PRc(j)所对应的列号为伪距校正值矩阵的最大波动列号。

在本发明的一实施例中，根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：

判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于

若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；

若否，则判断的绝对值是否大于或等于且的绝对值是否大于或等于若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值，若否，则根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果。

在本发明的一实施例中，根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果，包括：

若i为最大波动行号，和/或，j为最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值；

若i非最大波动行号，且j非最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值。

本发明提供的卫星导航增强系统中随机误差检测方法，根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵之后，根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，并根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵，最后根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，通过利用C值辅助随机误差的B值检测，与仅利用B值进行检测的方法相比，有效的减小了误检和漏检的概率，提高了卫星导航增强系统运行的可用性和连续性，同时也降低了系统完好性风险，并能够满足CAT-II/III精密进近的完好性风险需求，有利于实现基于卫星导航的民用航空精密进近。

附图说明

图1为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测方法的实施例一的流程示意图；

图2为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测方法的实施例二的流程示意图；

图3为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测方法的实施例三的流程示意图；

图4为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测装置的实施例一的结构示意图；

图5为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测装置的实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测方法的实施例一的流程示意图，本实施例的执行主体为卫星导航增强系统中随机误差检测装置，该装置可通过软件和/或硬件实现，该装置可内置在卫星导航增强系统的监测站中。如图1所示，本实施例的方法包括：

步骤101、根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵。

其中，伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，矩阵中每行代表一个接收机对应各卫星(共N颗卫星)的伪距校正值，每列代表各接收机(共M个接收机)对应一个卫星的伪距校正值。

步骤102、根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵。

其中，B值矩阵中的任一B值为伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，C值矩阵中的任一C值为伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N。

步骤103、根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵。

步骤104、根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果。

本实施例的方法适用于卫星导航增强系统中的GBAS等局域性增强系统，增强系统中的监测站根据监测站中接收机的测量值检测各接收机对应各卫星的测量值中随机误差是否超限，对于随机误差超限的测量值所对应的卫星，监测站在计算伪距校正值和完好性信息时将不采用该测量值进行计算，从而机载用户在利用监测站发送的伪矩校正值和完好性信息进行定位计算时，可以进一步减小定位误差。

在步骤101中，根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取的伪距校正值矩阵的具体形式可以为：

其中，表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N。

下面采用具体的实施例，对获取伪距校正值矩阵的具体过程进行详细说明。

在具体实现过程中，卫星子系统中包括多颗卫星，地面监测站中包括多个接收机，地面监测站中的每一个接收机可以接收卫星子系统中的各卫星发送的GPS信号，然后根据该GPS信号获取该接收机对应各卫星的伪距观测值，对于具体的获取伪距观测值的实现方式，可通过现有技术实现，本实施例此处不再赘述。同时，监测站中的接收机可根据卫星发送的GPS信号计算出卫星的位置，进而结合已知的监测站中各接收机的精确位置计算出各接收机到各卫星的距离。

假设第i个接收机对应第j颗卫星的伪距观测值为第i个接收机与第j颗卫星的的距离为则将伪距观测值与距离做差，可获得第i个接收机对应第j颗卫星的差分校正值

${\mathrm{PRct}}_i^j={\mathrm{PR}}_i^j-R_i^j---\left(6\right)$

特别地，为了提高定位精度，可对获取的伪距观测值进行平滑、广域信息校正等处理后再与距离做差。

上述差分校正值包含有接收机钟差，为了对各个接收机所得到的伪距校正值进行比较，一般需将接收机钟差移除，对于监测站中的同一个接收机，该接收机对应所有卫星的伪矩校正值中的接收机钟差是相同的，假设伪距校正值近似服从零均值概率分布，对第i个接收机对应的所有伪距校正值进行等权平均，可以近似得到监测站中第i个接收机的接收机钟差

$\widetilde{t_i}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{\mathrm{PRct}}_i^j---\left(7\right)$

实际情况下，伪距校正值并不完全服从零均值概率分布，但是由于对于所有的伪距校正值来讲，在与接收机钟差作差后未消除的钟差残差仍然是相同的，在定位解算时不会投影到钟差的解中，因此并不影响定位精度。

从差分校正值中减去接收机钟差即可得到第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值

${\mathrm{PRc}}_i^j={\mathrm{PRct}}_i^j-\widetilde{t_i}---\left(8\right)$

根据第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值即可得到伪距校正值矩阵。

在步骤102中，可在伪距校正值矩阵的基础上得到B值矩阵和C值矩阵，B值矩阵和C值矩阵的具体形式可以为：

其中，为B值矩阵中的任一B值和C值矩阵中的任一C值具体可根据以下公式获取：

$\left\{\begin{array}{c}{B}_i^j=\frac{1}{M}{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{\mathrm{PRc}}_m^j-\frac{1}{M-1}{\mathrm{\Σ}}_{\underset{m\≠i}{m=1}}^M{\mathrm{PRc}}_m^j\\ C_i^j=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N{\mathrm{PRc}}_i^n-\frac{1}{N-1}{\mathrm{\Σ}}_{\underset{n\≠j}{n=1}}^N{\mathrm{PRc}}_i^n\end{array}\right.---\left(10\right)$

根据公式(9)和(10)，不难发现，B值矩阵的每一列之和为0，C值矩阵的每一行之和为0，所以B值矩阵的每一列元素是强相关的，C值矩阵的每一行元素是强相关的。

在步骤103中，为了对B值矩阵中的B值以及C值矩阵中的C值进行随机误差检测，根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵。

其中，第一阈值矩阵和第二阈值矩阵的具体形式可以为：

其中，为第一阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值所对应的第一阈值，为第二阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值所对应的第二阈值。

具体的，可根据公式(1)获取第一阈值矩阵中与对应的阈值

$T_{B_i^j}=K_B\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)}{\sqrt{M(M-1)}}---\left(1\right)$

根据公式(2)获取第二阈值矩阵中与对应的阈值

$T_{C_i^j}=K_C\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)}{\sqrt{N(N-1)}}---\left(2\right)$

其中，为第j颗卫星相对第i个接收机的仰角，为关于的函数，可由监测站接收机性能参数计算得到，M为接收机总数，K_B和K_C为漏检概率系数，根据卫星导航增强系统完好性风险分配，并做保守估计，假设同一时刻仅有一个非保护级完好性风险发生，则K_B和K_C为标准正态分布对应累积概率为1-7.5×10^-10的分位数，即6.0444。

其中，的具体计算方法为：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)=a_0+a_1{e}^{-\frac{{\mathrm{\θ}}_i^j}{{\mathrm{\θ}}_c}}---\left(12\right)$

其中a₀、a₁和θ_c代表接收机性能参数，根据性能等级由低到高分为A、B、C三个等级，三个等级监测站接收机的性能参数如表1所示。

表1监测站接收机性能参数

在步骤104中，具体的，获取随机误差检测结果的实现过程为：针对每个接收机-卫星通道(i，j)，判断B值矩阵中的与第一阈值矩阵中的之间的大小关系，以及C值矩阵中的与第二阈值矩阵中的之间的大小关系，根据两个判断结果确定随机误差检测结果。

本实施例提供的卫星导航增强系统中随机误差检测方法，根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵之后，根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，并根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵，最后根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，通过利用C值辅助随机误差的B值检测，与仅利用B值进行检测的方法相比，有效的减小了误检和漏检的概率，提高了卫星导航增强系统运行的可用性和连续性，同时也降低了系统完好性风险，并能够满足CAT-II/III精密进近的完好性风险需求，有利于实现基于卫星导航的民用航空精密进近。

下面采用具体的实施例对本发明的随机误差检测方法进行详细说明，其中，一种可能的实现方式如图2所示，另一种可能的实现方式如图3所示。

图2为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测方法的实施例二的流程示意图，如图2所示，本实施例提供的方法包括：

步骤201、根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵。

步骤202、根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵。

步骤203、根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵。

步骤204、判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于若是，则执行步骤205，若否，则执行步骤206。

步骤205、确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值。

步骤206、确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

在本实施例中，步骤201至步骤203与图1实施例中的步骤101至步骤103类似，本实施例此处不再赘述。

步骤204至步骤206，对图1实施例中的步骤104进行了进一步的说明

具体地，步骤205中，第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值，表明该接收机-卫星通道(i，j)受多径和RFI影响较小，在计算伪矩校正值和完好性信息时可保留该通道的测量值。

步骤206中，第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值，则表明该接收机-卫星通道(i，j)受多径和RFI影响较大，在计算伪矩校正值和完好性信息时可排除掉该通道的测量值，以提高定位精度。

图3为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测方法的实施例三的流程示意图，如图3所示，本实施例的方法包括：

步骤301、根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵。

步骤302、根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵。

步骤303、根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵。

步骤304、获取伪距校正值矩阵的最大波动行号和最大波动列号。

步骤305、判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于若是，则执行步骤306，若否，则执行步骤307。

步骤306、确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值。

步骤307、判断的绝对值是否大于或等于且的绝对值是否大于或等于若是，则执行步骤308，若否，则执行步骤309。

步骤308、确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

步骤309、根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果。

步骤301至步骤303与图1实施例中的步骤101与步骤103类似，本实施例此处不再赘述。步骤304与步骤302至步骤303之间，没有严格的时序关系。

下面对步骤304至步骤309进行详细说明。

步骤304中，获取伪距校正值矩阵的最大波动行号和最大波动列号具体包括：

根据公式(3)获取行波动参数PRc(i)。

$\mathrm{PRc}\left(i\right)={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}_i})}^2---\left(3\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第i行的平均值。

确定PRc(i)中最大的PRc(i)所对应的行号为伪距校正值矩阵的最大波动行号。

对所有的PRc(i)从大到小进行排序，若PRc(m₁)>PRc(m₂)>...>PRc(m_i)…>PRc(m_M)，其中m_i(i＝1,2,…,M)为行的编号，则最大波动行号为m₁。

根据公式(4)获取列波动参数PRc(j)。

$\mathrm{PRc}\left(j\right)={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}^j})}^2---\left(4\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第j列的平均值。

确定PRc(j)中最大的PRc(j)所对应的列号为伪距校正值矩阵的最大波动列号。

对所有PRc(j)从大到小进行排序，若PRc(n₁)>PRc(n₂)>...>PRc(n_j)>...>PRc(n_N)，其中n_j(j＝1,2,…,N)为列的编号，则最大波动列号为n₁。

步骤305与步骤306与图2实施例中的步骤204和步骤205类似，本实施例此处不再赘述。本实施例与图2实施例所不同的是，在步骤305的判断条件不满足时，进行了进一步的判断。

在步骤307中，当判断的绝对值大于或等于且的绝对值大于或等于则执行步骤308，确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

而当307的判断条件不满足时，得到的判断结果为的绝对值大于或等于且的绝对值小于或者，的绝对值小于且的绝对值大于或等于此时执行步骤309，根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果。

在具体实现过程中，若i为最大波动行号，和/或j为最大波动列号，即i＝m_i和/或j＝n₁，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

若i非最大波动行号，且j非最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值。

本实施例中，第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值，表明该接收机-卫星通道(i，j)受多径和RFI影响较小，在计算伪矩校正值和完好性信息时可保留该通道的测量值；第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值，则表明接收机-卫星通道(i，j)受多径和RFI影响较大，在计算伪矩校正值和完好性信息时可排除掉该通道的测量值，以提高定位精度。

本实施例提供的卫星导航增强系统中随机误差检测方法，相对于图2所示的实施例，在判断B值不小于阈值且C值不小于阈值的情况下，利用伪距校正值矩阵的最大波动行号和最大波动列号对判断条件进行细化，使得随机误差检测结果更加精确，从而进一步减小了误检和漏检的概率，提高了卫星导航增强系统运行的可用性和连续性。

图4为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测装置的实施例一的结构示意图，如图4所示，本实施例提供的装置包括：第一矩阵获取模块401，第二矩阵获取模块402，第三矩阵获取模块403，检测模块404。

第一矩阵获取模块401，用于根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个接收机对应的卫星的距离，获取伪距校正值矩阵。

其中，伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，矩阵中每行代表一个接收机对应各卫星(共N颗卫星)的伪距校正值，每列代表各接收机(共M个接收机)对应一个卫星的伪距校正值。

第二矩阵获取模块402，用于根据伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵。

其中，B值矩阵中的任一B值为伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，C值矩阵中的任一C值为伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，i＝1,2,…,M，j＝1,2,…,N。

第三矩阵获取模块403，用于根据各卫星相对于各接收机的仰角以及漏检概率系数，获取B值矩阵对应的第一阈值矩阵和C值矩阵对应的第二阈值矩阵。

检测模块404，用于根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果。

可选地，在上述图4所示实施例的基础上，检测模块404具体用于判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；若否，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

图5为本发明卫星导航增强系统中随机误差检测装置的实施例二的结构示意图，在图4所示实施例的基础上，如图5所示，本实施例的装置还包括：

波动参数获取模块405，用于在根据B值矩阵、C值矩阵、第一阈值矩阵和第二阈值矩阵得到随机误差检测结果之前，根据公式(3)获取行波动参数PRc(i)。

$\mathrm{PRc}\left(i\right)={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}_i})}^2---\left(3\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第i行的平均值。

确定PRc(i)中最大的PRc(i)所对应的行号为伪距校正值矩阵的最大波动行号；

根据公式(4)获取列波动参数PRc(j)。

$\mathrm{PRc}\left(j\right)={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}^j})}^2---\left(4\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第j列的平均值。

确定PRc(j)中最大的PRc(j)所对应的列号为伪距校正值矩阵的最大波动列号。

可选地，检测模块404具体用于判断的绝对值是否小于且的绝对值是否小于若是，确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值，若否，判断的绝对值是否大于或等于且的绝对值是否大于或等于若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值，若否，则根据最大波动行号和最大波动列号确定随机误差检测结果。

可选地，检测模块404还具体用于若i为最大波动行号，和/或j为最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值；若i非最大波动行号，且j非最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值。

本实施例的装置可以执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果相类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种卫星导航增强系统中随机误差检测方法，其特征在于，包括：

根据每个接收机对应的卫星的伪距观测值与每个所述接收机对应的所述卫星的距离，获取伪距校正值矩阵，其中，所述伪距校正值矩阵为M行*N列矩阵，每行代表一个接收机对应各所述卫星的伪距校正值，每列代表各所述接收机对应一个卫星的伪距校正值；

根据所述伪距校正值矩阵得到B值矩阵和C值矩阵，其中，所述B值矩阵中的任一B值为所述伪距校正值矩阵第j列的伪距校正值的平均值与所述第j列中除之外的伪距校正值的平均值的差值，所述C值矩阵中的任一C值为所述伪距校正值矩阵第i行的伪距校正值的平均值与所述第i行中除之外的伪距校正值的平均值的差值，所述为B值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值，所述为C值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值，所述表示第i个接收机对应第j颗卫星的伪距校正值，所述i＝1，2，...，M，所述j＝1，2，...，N；

根据各所述卫星相对于各所述接收机的仰角以及漏检概率系数，获取所述B值矩阵对应的第一阈值矩阵和所述C值矩阵对应的第二阈值矩阵；

根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述卫星相对于各所述接收机的仰角以及漏检概率系数，获取所述B值矩阵对应的第一阈值矩阵和所述C值矩阵对应的第二阈值矩阵，包括：

根据公式(1)获取所述第一阈值矩阵中与所述对应的阈值

$T_{B_i^j}=K_B\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)}{\sqrt{M(M-1)}}---\left(1\right)$

根据公式(2)获取所述第二阈值矩阵中与所述对应的阈值

$T_{C_i^j}=K_C\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{gnd}}\left({\mathrm{\θ}}_i^j\right)}{\sqrt{N(N-1)}}---\left(2\right)$

其中，为第j颗卫星相对第i个接收机的仰角，为关于的函数，可由监测站接收机性能参数计算得到，M为接收机总数，K_B和K_C为漏检概率系数，所述为第一阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的B值所对应的第一阈值，所述为第二阈值矩阵中第i个接收机对应第j颗卫星的C值所对应的第二阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：

判断所述的绝对值是否小于所述且所述的绝对值是否小于所述

若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；若否，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果之前，还包括：

根据公式(3)获取行波动参数PRc(i)；

$\mathrm{PRc}\left(i\right)={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}_i})}^2---\left(3\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第i行的平均值；

确定所述PRc(i)中最大的PRc(i)所对应的行号为所述伪距校正值矩阵的最大波动行号；

根据公式(4)获取列波动参数PRc(j)；

$\mathrm{PRc}\left(j\right)={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{({\mathrm{PRc}}_i^j-\stackrel{\‾}{{\mathrm{PRc}}^j})}^2---\left(4\right)$

其中，为伪距校正值矩阵第j列的平均值；

确定所述PRc(i)中最大的PRc(j)所对应的列号为所述伪距校正值矩阵的最大波动列号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述B值矩阵、所述C值矩阵、所述第一阈值矩阵和所述第二阈值矩阵得到随机误差检测结果，包括：

判断所述的绝对值是否小于所述且所述的绝对值是否小于所述

若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值；

若否，则判断所述的绝对值是否大于或等于所述且所述的绝对值是否大于或等于所述若是，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值，若否，则根据所述最大波动行号和所述最大波动列号确定随机误差检测结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大波动行号和所述最大波动列号确定随机误差检测结果，包括：

若所述i为所述最大波动行号，和/或，所述j为所述最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差超出系统阈值；

若所述i非所述最大波动行号，且所述j非所述最大波动列号，则确定随机误差检测结果为第i个接收机对应的第j颗卫星的测量值中随机误差未超出系统阈值。