CN105353385B - 基于北斗三频点的araim标称偏置估算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法及装置，该方法包括，根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；根据不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；向监测站接收机发送包含标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使监测站接收机向机载接收机播发ISM，机载接收机将ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估，实现了ARAIM可以为第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务。

Description

基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及卫星导航技术，尤其涉及一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法及装置。

背景技术

接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitor,简称RAIM)由飞机上的接收机自主执行故障检测和排除，是保障完好性的重要手段之一。该手段为民航飞机提供从航路到非精密进近的过程中的水平引导。

随着卫星导航技术的发展，在RAIM的基础上扩展出高级接收机自主完好性检测(Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitor,简称ARAIM)，其可以利用卫星导航系统多频点多星座的新特点，还可以为民航飞机提供垂直引导，使卫星导航技术在民航领域发挥更大的作用。为了能够提供垂直引导，ARAIM需要对卫星导航信号误差进行更准确包络，这对导航信号误差评估提出了更高要求。为此，ARAIM算法将利用地面监测站评估导航信号质量。在评估导航信号后，地面监测站播发完好性支持信息(Integrity SupportMessage,简称ISM)给飞机上的接收机，飞机上的接收机得到ISM后将其包含的各个参数输入ARAIM系统，以评估完好性信息。ISM包含导航信号的误差的参数，其中，标称偏置最大值(Bnom)是ISM中的主要参数之一，传统的误差包络思想认为导航信号的误差是0均值高斯分布的(无偏置)，而ARAIM算法认为误差分布不是0均值的，在同一星座的测距信号中，误差分布的均值存在一个缓慢变化的、可认为是近常数的偏置，即为标称偏置(bnom)。

第三代北斗卫星导航系统将提供三个频点的导航信号，为全球提供导航服务，而目前ARAIM还无法为第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务，因此，如何实现ARAIM向第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法及装置，实现了ARAIM可以为第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务。

第一方面，本发明提供一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法，包括：

根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

根据所述不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；

向监测站接收机发送包含所述标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使所述监测站接收机向机载接收机播发所述ISM，所述机载接收机将所述ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估。

第二方面，本发明提供一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算装置，包括：

处理模块，用于根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

估算模块，用于根据所述不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；

发送模块，用于向监测站接收机发送包含所述标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使所述监测站接收机向机载接收机播发所述ISM，所述机载接收机将所述ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估。

本实施例提供的基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法及装置，该方法通过根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置，根据不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值，向监测站接收机发送包含标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使监测站接收机向机载接收机播发ISM，机载接收机将ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估，实现了ARAIM可以为第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法的流程示意图；

图2为本发明基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算装置的结构示意图。

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为本发明基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法的流程示意图。本实施例的方法可由基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算装置实现，该装置可由任意的软件和/或硬件实现。该方法包括：

步骤101、根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

步骤102、根据所述不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；

步骤103、向监测站接收机发送包含所述标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使所述监测站接收机向机载接收机播发所述ISM，所述机载接收机将所述ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估。

本实施例应用在第三代北斗卫星导航系统中，第三代北斗导航卫星系统将提供1575.42MHz、1176.45MHz、1268.52MHz三个频点的导航信号。在具体实现过程中，导航信号从导航卫星到达监测站接收机的过程中会经过电离层。其中，电离层是一种色散介质，是位于地球表面70～1000km之间的大气层区域。在该区域内，太阳紫外线使部分气体分子电离化，并释放出自由电子，这些自由电子会影响导航信号的传播。具体地说，导航信号会产生延迟，载波相位会被超前，并且群速的延迟量(电离层延迟)等于载波相位的超前量。其中，电离层延迟与导航信号频率相关，因此，利用多频点信号能够计算出电离层延迟量，也就是说使用多频导航信号做伪距测量可以消除电离层延迟。

本发明利用北斗导航三频点的导航信号，获取消除电离层延迟，即电离层延迟修正后的伪距测量值，在电离层延迟修正后的伪距测量值的基础上，确定消除电离层延迟后的标称偏置，然后根据消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；将包含标称偏置最大值的完好性支持信息ISM发送至机载接收机，以使机载接收机将ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估。下面采用具体的实施例对本发明进行详细说明。

在具体实现过程中，在步骤101中，根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置。

具体地，对全球划分格网，针对任一格网点所对应的地理位置，通过如下公式一确定该地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置。

公式一

其中，b_nom,i代表任一地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置，f₁代表第一频率导航信号的频率、f₂代表第二频率导航信号的频率、f₃代表第三频率导航信号的频率；b_nom,i,1代表f₁对应的标称偏置影响函数，b_nom,i,2代表f₂对应的标称偏置影响函数，b_nom,i,3代表f₃对应的标称偏置影响函数。

在不同的地理位置，标称偏置影响函数的取值结果不同，最终得到的各地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置可能相同，也可能不同。

在步骤102中，根据不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值。

具体地，标称偏置最大值B_nom的估算不能直接取最大b_nom,i，因为标称偏置最大值B_nom需要参与保护级的计算，一般需设置较为保守的值。对B_nom建立安全系数，并通过安全系数算法和最大b_nom,i来进行评估，可保障B_nom的保守性和合理性。若b_nom对垂直位置误差造成的影响小于B_nom对垂直保护级造成的影响，则认定其为安全的、保守的。即在安全系数算法下：

其中，Safe表示安全系数，VPE_bnom,i表示b_nom,i对垂直位置误差造成的影响，VPL_nom表示B_nom对垂直保护级造成的影响。对全球划分格网，对每个格网点进行长时间模拟评估其安全系数Safe，若在所有地点在预设的时间下，Safe<1，则认为B_nom值的设置是保守的，若存在Safe≥1的情况，则认为B_nom值的设置保守程度不够，无法提供的可靠的保障。B_nom的设置要求保证保守性，但需尽量小，在目前的仿真模拟中，B_nom典型值为0.75m(米)。

在步骤103中，在确定最大标称偏置之后，向监测站接收机发送包含标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使监测站接收机向机载接收机播发该ISM，机载接收机将该ISM作为高级接收机自主完好性检ARAIM系统的输入以实现完好性评估。

本实施例提供的基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法，通过根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置，根据不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值，向监测站接收机发送包含标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使监测站接收机向机载接收机播发ISM，机载接收机将ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估，实现了ARAIM可以为第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务。

下面在图1实施例的基础上，详细说明根据标称偏置的来源，来确定标称偏置的构成。

传统的误差包络思想认为导航信号的误差是0均值高斯分布的，而随着误差评估理论的发展，ARAIM算法认为误差分布不是0均值的，在同一星座的测距导航信号中，误差分布的均值存在一个缓慢变换的、近常数的偏置，即为标称偏置。标称偏置不是由故障产生的，是近常数的未纠正的误差，并没有反映在URE中，如信号变形和天线偏置，并具有非高斯特性。

伪距测量值被多种误差共同影响，如星历星钟误差、电离层延迟、对流层延迟、多径偏差、接收机噪声和干扰等等。其中一些误差很难预测，可以被近似认定为是高斯0均值的，如星历星钟误差、多径偏差、接收机噪声等，另外一些误差在一段时间内缓慢变化，不能认定是0均值的，是标称偏置的来源，如卫星天线群延迟、信号变形、接收机天线群延迟。

其中，信号变形是信号在空间中传输的过程中产生的时间域波形的摄动。该摄动影响了信号与接收机内产生的相应的伪随机码之间的相关性，从而影响了伪距测量值，造成了延迟偏置。并且，这种变形在不同频点信号上的所造成的影响是独立的。

卫星天线群延迟可以被认为是一种缓慢变化的偏置。卫星天线群延迟被仰角和方位角影响，因为在短时间内卫星和接收机的仰角和方位角变化并不剧烈，所以是一种缓慢变化的偏置。

接收机天线群延迟主要是因为用户天线和信号来源方向存在夹角，这会引起信号群延迟，所造成的群延迟的大小也与信号的载波频率和信号带宽相关。

考虑标称偏置的来源，可根据如下公式四确定各频点对应的标称偏置；

b_nom,i,j＝bsig_i,j+bSV_i,j+bant_i,j 公式二

其中，i代表第i颗北斗卫星，j代表第j个频点，bsig_i，j代表信号变形所带来的影响：bSV_i，j代表卫星天线群延迟所带来的影响，bant_ij代表用户天线群延迟所带来的影响；

则确定任一地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置的具体方式如公式三所示：

公式三

其中，角标1、2、3分别对应f₁、f₂、f₃。

进一步地，在对标称偏置进行测试和估算时，考虑到卫星天线群延迟是从北斗卫星导航信号产生的，其延迟只与北斗卫星的仰角和方位角有关，所以可以通过其他手段直接测得，则确定消除电离层延迟后的标称偏置的具体方式如公式四所示：

公式四

其中，SV_i代表由卫星的仰角与方位角确定的卫星天线群延迟所带来的影响。

再进一步地，在飞机进近等飞行实际应用的情况下，一方面，对于每颗北斗卫星而言，用户天线群延迟所造成的标称偏置是稳定存在的，但是每次进近的时间在变化。对于高仰角的北斗卫星而言，用户天线群延迟变化较慢相对比较稳定，而对于低仰角的北斗卫星而言，用户天线群延迟变化幅度相对较大。另一方面，用户天线群延迟被天线型号、跑道方向、卫星仰角、飞行高度、飞机型号等多种因素影响，在此，本专利假设在飞行实际使用中，将用户天线群延迟假设为低通随机过程，并将其算入多径误差中，则确定消除电离层延迟后的标称偏置的具体方式如公式五所示：

公式五。

下面采用具体的实施例，详细说明获取公式一的实现过程。

具体地，先确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S；

其中，所述S具体如公式八所示：

公式八

将所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离作为所述电离层延迟修正后的伪距测量值，得到公式六。即在获取所述第一频率导航信号对应的频率f₁以及第一伪距测量值ρ₁、所述第二频率导航信号对应的频率f₂以及第二伪距测量值ρ₂、所述第三频率导航信号对应的频率f₃以及第三伪距测量值ρ₃；根据ρ₁、ρ₂、ρ₃以及f₁、f₂、f₃，通过如下公式六获取电离层延迟修正后的伪距测量值ρ₁₂₃：

公式六

确定伪距测量值的消电离层延迟模型为如下公式七所示：

公式七

其中，i代表第i颗北斗卫星，x,y,z代表所述监测站接收机的坐标，x_i，y_i，z_i代表第i颗卫星的坐标，ρ_i代表伪距测量值，δρ_i-δd_i代表星历星钟误差，tropo_i代表对流层误差，mult_i代表多径误差，noise_i代表噪声误差，d_use代表接收机时钟偏置；

具体地，星历星钟误差被ISM中另一重要参数用户距离误差(User Range Error，简称URE)包络。对流层误差、多径误差和噪声误差在ARAIM接收机算法中假定为零均值随机误差包络，方差分别为σ_tropo ²,σ_mult ²,σ_noise ²。接收机时钟偏置指从用户天线接收到信号到数据处理阶段引起的误差。

进一步地，公式六得到了电离层延迟修正后的伪距测量值ρ₁₂₃，公式七通过伪距测量值的消电离层延迟模型得到了消电离层延迟的伪距测量值，二者得到的伪距测量值可以等价。因此，在公式七中的b_nom,i需要消除电离层延迟时，为消除电离层延迟后的标称偏置，将公式七中的ρ_i按公式六展开，则可以得到公式一。

下面采用具体的实施例，详细说明监测站接收机如何确定北斗卫星与监测站之间的几何距离S。在具体实现过程中，根据传播路径误差由相位传播折射率和测距码群波传播折射率产生，分为以下可行的实现方式。

一种可行的实现方式：

所述监测站接收机确定在单频卫星系统中电离层中的相位传播折射率n_p如公式九所示，折射率变化引起的传播路径误差如公式十所示：

n_p＝1+c₂f^-2+c₃f^-3+c₄f^-4+… 公式九

其中，f代表单频卫星发射的导航信号的频率，c₂、c₃、c₄代表卫星到监测站的信号传播路径上的电子密度的函数；

ΔS＝∫_l(n_p-1)dl 公式十

其中，l代表导航信号传播的光学路径；

根据公式九和公式十确定载波相位传播电离层延迟误差ΔS_g如公式十一所示：

公式十一

其中，所述A₁为c₂的积分，所述A₂为c₃的积分；

则S＝ρ₁+ΔS_g(f₁)＝ρ₂+ΔS_g(f₂)＝ρ₃+ΔS_g(f₃) 公式十二

对公式十二进行方程式求解，得到

公式十三

公式十四

根据公式十二、公式十三以及公式十四，确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S如所述公式八所示。例如，将A₁和2A₂代入公式十一，得到ΔS_g，将ΔS_g代入公式十二，得到S。

在北斗导航信号中，B1C信号f1＝1575.42MHz，B2a信号f2＝1176.45MHz，B3信号f3＝1268.52MHz。可得到载波相位传播电离层延迟误差ΔS_g如公式二十一所示。

公式二十一

另一种可行的实现方式：监测站接收机确定在单频卫星系统中电离层中的相位传播折射率n_p如公式九所示，折射率变化引起的传播路径误差如公式十所示，相位传播折射率n_p与测距码群波传播折射率n_g的关系如公式十五所示：

n_p＝1+c₂f^-2+c₃f^-3+c₄f^-4+… 公式九

其中，所述f代表单频卫星发射的导航信号的频率，c₂、c₃、c₄代表卫星到所述监测站的信号传播路径上的电子密度的函数；

ΔS＝∫_l(n_p-1)dl 公式十

其中，l代表导航信号传播的光学路径；

公式十五

根据公式十五可得

n_g＝1-c₂f^-2-2c₃f^-3-3c₄f^-4+… 公式十六

根据公式十六和公式十确定载波相位传播电离层延迟误差ΔS_p如公式十七所示：

ΔS_p＝A₁f^-2+A₂f^-3 公式十七

其中，所述A₁为c₂的积分，所述A₂为c₃的积分；

则S＝ρ₁+ΔS_p(f₁)＝ρ₂+ΔS_p(f₂)＝ρ₃+ΔS_p(f₃) 公式十八

由公式十八可得

公式十九

公式二十

根据公式十八、公式十九以及公式二十，确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S如所述公式八所示。例如，将A₁和2A₂代入公式十七，得到ΔS_p，将ΔS_p代入公式十八，得到S。

在北斗导航信号中，B1C信号f₁＝1575.42MHz，B2a信号f₂＝1176.45MHz，B3信号f₃＝1268.52MHz。可得到载波相位传播电离层延迟误差ΔS_p如公式二十二所示。

公式二十二。

综上，本发明提出了标称偏置的来源构成，以及基于北斗三频点的标称偏置估算公式，进一步地还提出了航空航空实际使用情况下的北斗三频点标称偏置估算公式，伪距测量值的消电离层延迟模型，并提出了基于北斗三频点下标称偏置的电离层延迟消除方法，实现了ARAIM可以为第三代北斗卫星导航系统的导航信号提供基于标称偏置的信号评估的支持服务。

图2为本发明基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算装置的结构示意图，该装置包括：

处理模块201，用于根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

估算模块202，用于根据所述不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；

发送模块203，用于向监测站接收机发送包含所述标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使所述监测站接收机向机载接收机播发所述ISM，所述机载接收机将所述ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估。

本实施例提供的基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算装置，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此次不再赘述。

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 (9)

1.一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算方法，其特征在于，包括：

根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

所述根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置，包括：

根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，通过如下公式一确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

其中，b_nom,i代表任一地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置，f₁代表第一频率导航信号的频率、f₂代表第二频率导航信号的频率、f₃代表第三频率导航信号的频率；b_nom,i,1代表f₁对应的标称偏置影响函数，b_nom,i,2代表f₂对应的标称偏置影响函数，b_nom,i,3代表f₃对应的标称偏置影响函数；

根据所述不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；

向监测站接收机发送包含所述标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使所述监测站接收机向机载接收机播发所述ISM，所述机载接收机将所述ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标称偏置影响函数如公式二所示：

b_nom,i,j＝bsig_i,j+bSV_i,j+bant_i,j 公式二

其中，i代表第i颗北斗卫星，j代表第j个频点，bsig_i，j代表信号变形所带来的影响：bSV_i，j代表卫星天线群延迟所带来的影响，bant_i,j代表用户天线群延迟所带来的影响；

则确定任一地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置的具体方式如公式三所示：

其中，角标1、2、3分别对应f₁、f₂、f₃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述卫星天线群延迟所带来的影响由卫星的仰角与方位角确定，则确定消除电离层延迟后的标称偏置的具体方式如公式四所示：

其中，SV_i代表由卫星的仰角与方位角确定的卫星天线群延迟所带来的影响。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在飞机飞行过程中，假设所述用户天线群延迟为低通随机过程，则将所述用户天线群延迟所带来的影响计入多径误差中，则确定消除电离层延迟后的标称偏置的具体方式如公式五所示：

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述第一频率导航信号对应的频率f₁以及第一伪距测量值ρ₁、所述第二频率导航信号对应的频率f₂以及第二伪距测量值ρ₂、所述第三频率导航信号对应的频率f₃以及第三伪距测量值ρ₃；

根据所述ρ₁、ρ₂、ρ₃以及f₁、f₂、f₃，通过如下公式六获取电离层延迟修正后的伪距测量值ρ₁₂₃：

确定伪距测量值的消电离层延迟模型为公式七所示：

其中，i代表第i颗北斗卫星，x,y,z代表所述监测站接收机的坐标，x_i，y_i，z_i代表第i颗卫星的坐标，ρ_i代表伪距测量值，δρ_i-δd_i代表星历星钟误差，tropo_i代表对流层误差，mult_i代表多径误差，noise_i代表噪声误差，d_user代表接收机时钟偏置；

根据所述公式六和所述公式七以及ρ_i＝ρ₁₂₃，得到所述公式一。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述通过如下公式六获取电离层延迟修正后的伪距测量值ρ₁₂₃之前，还包括：

确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S；

其中，所述S具体如公式八所示：

将所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离作为所述电离层延迟修正后的伪距测量值，得到所述公式六。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S，包括：

确定在单频卫星系统中电离层中的相位传播折射率n_p如公式九所示，折射率变化引起的传播路径误差如公式十所示：

n_p＝1+c₂f^-2+c₃f^-3+c₄f^-4+… 公式九

其中，所述f代表单频卫星发射的导航信号的频率，c₂、c₃、c₄代表卫星到所述监测站的信号传播路径上的电子密度的函数；

ΔS＝∫_l(n_p-1)dl 公式十

其中，l代表导航信号传播的光学路径；

根据公式九和公式十确定载波相位传播电离层延迟误差ΔS_g如公式十一所示：

ΔS_g(f_j)＝A₁f_j ^-2-2A₂f_j ^-3 公式十一

其中，所述f_j代表单频卫星发射的第j频率导航信号的频率，且j＝1,2,3，所述A₁为c₂的积分，所述A₂为c₃的积分；

则S＝ρ₁+ΔS_g(f₁)＝ρ₂+ΔS_g(f₂)＝ρ₃+ΔS_g(f₃) 公式十二

由公式十二可得

根据公式十二、公式十三以及公式十四，确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S如所述公式八所示。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S，包括：

确定在单频卫星系统中电离层中的相位传播折射率n_p如公式九所示，折射率变化引起的传播路径误差如公式十所示，所述相位传播折射率n_p与测距码群波传播折射率n_g的关系如公式十五所示：

n_p＝1+c₂f^-2+c₃f^-3+c₄f^-4+… 公式九

其中，所述f代表单频卫星发射的导航信号的频率，c₂、c₃、c₄代表卫星到所述监测站的信号传播路径上的电子密度的函数；

ΔS＝∫_l(n_p-1)dl 公式十

其中，l代表导航信号传播的光学路径；

根据公式十五可得

n_g＝1-c₂f^-2-2c₃f^-3-3c₄f^-4+… 公式十六

根据公式十六和公式十确定载波相位传播电离层延迟误差ΔS_p如公式十七所示：

ΔS_p＝A₁f^-2+A₂f^-3 公式十七

其中，所述A₁为c₂的积分，所述A₂为c₃的积分；

则S＝ρ₁+ΔS_p(f₁)＝ρ₂+ΔS_p(f₂)＝ρ₃+ΔS_p(f₃) 公式十八

由公式十八可得

根据公式十八、公式十九以及公式二十，确定所述北斗卫星与所述监测站之间的几何距离S如所述公式八所示。

9.一种基于北斗三频点的ARAIM标称偏置估算装置，其特征在于，包括：

处理模块，用于根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

估算模块，用于根据所述不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置和安全系数算法，得到标称偏置最大值；

发送模块，用于向监测站接收机发送包含所述标称偏置最大值的完好性支持信息ISM，以使所述监测站接收机向机载接收机播发所述ISM，所述机载接收机将所述ISM作为高级接收机自主完好性检测ARAIM系统的输入以实现完好性评估；

所述处理模块，具体用于根据北斗卫星的第一频率导航信号、第二频率导航信号、第三频率导航信号以及标称偏置影响函数，通过如下公式一确定不同地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置；

其中，b_nom,i代表任一地理位置的消除电离层延迟后的标称偏置，f₁代表第一频率导航信号的频率、f₂代表第二频率导航信号的频率、f₃代表第三频率导航信号的频率；b_nom,i,1代表f₁对应的标称偏置影响函数，b_nom,i,2代表f₂对应的标称偏置影响函数，b_nom,i,3代表f₃对应的标称偏置影响函数。