CN110542911B - 北斗机载设备raim性能符合性测试方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种北斗机载设备RAIM性能测试方法及系统。该方法包括:获取北斗历书参数以及测试参数;根据历书参数以及测试参数判断各卫星是否可见;当各卫星可见时,获得时空样品点;计算各时空样品点HPL值;根据HPL值选取边缘卫星几何分布点;对时空样品点和边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;获取各边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;对配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;判断可见星数量是否大于阈值;若是,对各边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;判断第一测试结果与第二测试结果是否匹配。本发明实现北斗机载设备RAIM性能验证,以检验导航系统完好性性能是否满足适航要求。

Description

北斗机载设备RAIM性能符合性测试方法及系统
技术领域
本发明涉及航空器适航民航应用北斗技术领域,特别是涉及一种北斗机载设备RAIM性能符合性测试方法及系统。
背景技术
北斗卫星导航系统(BeiDouNavigation Satellite System,BDS)是中国自主研发、设计、建设的卫星导航系统,是全球卫星导航系统(Global Navigation SatelliteSystem)国际委员会所认可的卫星导航系统之一;随着BDS不断完善与发展,已在各行业与各领域中得到全面推广与应用。
随着BDS的大力推广应用,对北斗机载设备的需求越来越大,因此,对北斗机载设备的性能评估变得尤为重要。其中,完好性作为导航系统的四个核心指标之一,对其性能的评估是不可缺少的环节。目前,RAIM(Receiver Autonomous Monitoring,RAIM)是最为常用的完好性监测方法,它是嵌含在机载设备内部的完好性算法,基于冗余伪距观测量进行统计一致性检验,为用户提供完好性监测,而不依赖外界信息。美国联邦宇航局规定,所有航空用GPS接收机必须具备RAIM功能,并且美国航空无线电技术委员会也颁布了GPS机载设备性能测试方面的标准,其中包含了对机载设备完好性告警性能测试的方法。然而国内关于北斗机载设备完好性告警性能的测试较少,完好性作为与民航安全相关的重要性能,如何实现对北斗机载设备中RAIM算法的测试评估,以检验北斗机载设备完好性性能是否满足适航要求成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种北斗机载设备RAIM性能符合性测试方法及系统,以实现对北斗机载设备所使用RAIM算法的性能进行测试。
为实现上述目的,本发明提供了一种北斗机载设备RAIM性能测试方法,所述北斗机载设备RAIM性能测试方法包括:
获取北斗历书参数以及测试参数;所述测试参数包括:取样时间间隔、遮蔽角以及测试飞行阶段;
根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见;
当各所述卫星可见时,按照所述取样时间间隔统计各测试点可见卫星的分布情况,得到时空样品点;
计算各所述时空样品点的HPL值;
选取HPL值在预设值范围内的时空样品点作为边缘卫星几何分布点;
对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;
获取各所述边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;
对所述配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;
判断所述可见星数量是否大于可见星数量阈值;
若是,对各所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;
判断所述第一测试结果与所述第二测试结果是否匹配;
若是,则验证RAIM的性能满足完好性能要求。
可选的,所述获取北斗历书参数,具体包括:
使用北斗接收机接收北斗历书;
对所述北斗历书进行解析,得到历书参数。
可选的,所述根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见,具体包括:
根据所述历书参数计算各卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角;
判断所述仰角是否大于所述遮蔽角;
若是,则表示所述卫星可见;
若否,则表示所述卫星不可见。
可选的,所述对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果,具体包括:
对各时空样品点进行不添加故障的随机蒙特卡洛实验;
对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测和阶跃性故障检测。
可选的,所述对各所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果,具体包括:
对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测和阶跃性故障检测。
可选的,在所述计算所述时空样品点的HPL值之后还包括:
判断所述HPL值是否小于HAL值;
若是,则表示所述RAIM算法可用;
若否,则表示所述RAIM算法不可用。
可选的,在所述对所述配置参数进行解析,得到可见星数量之后还包括:
判断所述可见星数量是否大于阈值;
若是,则表示所述RAIM算法可用;
若否,则表示所述RAIM算法不可用。
为实现上述目的,本发明还提供了一种北斗机载设备RAIM性能验证系统,所述系统包括:
第一参数获取模块,用于获取北斗历书参数以及测试参数;所述测试参数包括:取样时间间隔、遮蔽角以及测试飞行阶段;
第一判断模块,用于根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见;
统计模块,用于当各所述卫星可见时,按照所述取样时间间隔统计各测试点可见卫星的分布情况,得到时空样品点;
HPL值计算模块,用于计算各所述时空样品点的HPL值;
选取模块,用于选取HPL值在预设值范围内的时空样品点作为边缘卫星几何分布点;
第一测试模块,用于对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;
第二参数获取模块,用于获取各所述边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;
解析模块,用于对所述配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;
第二判断模块,用于判断所述可见星数量是否大于可见星数量阈值;
第二测试模块,用于当判断所述可见星数量大于可见星数量阈值时对所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;
第三判断模块,用于判断所述第一测试结果与所述第二测试结果是否匹配;
第二结果确定模块,用于当所述第一测试结果与所述第二测试结果匹配时,则验证RAIM的性能满足完好性能要求。
可选的,所述第一参数获取模块具体包括:
接收单元,用于使用北斗接收机接收北斗历书;
解析单元,用于对所述北斗历书进行解析,得到历书参数。
可选的,所述第一判断模块包括:
仰角计算单元,用于根据所述历书参数计算各卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角;
判断单元,用于判断所述仰角是否大于所述遮蔽角;
结果确定单元,用于当所述仰角大于所述遮蔽角时,表示所述卫星可见;以及用于当所述仰角小于所述遮蔽角时,表示所述卫星不可见。
与现有技术相比,本发明具有以下技术效果:本发明首先获取北斗历书参数以及测试参数,根据历书参数以及测试参数判断各卫星是否可见,当各卫星可见时,获得时空样品点并计算各时空样品点HPL值,根据HPL值选取边缘卫星几何分布点;对时空样品点和边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;获取各边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;对配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量,判断可见星数量是否大于阈值,若是,对各边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;通过判断第一测试结果与第二测试结果是否匹配,实现对北斗机载设备中RAIM算法的测试评估,以检验北斗机载设备完好性性能是否满足适航要求。
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,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例北斗机载设备RAIM性能符合性测试方法的流程图;
图2为本发明实施例北斗机载设备RAIM性能符合性测试系统的结构框图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅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做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。
本发明提供了一种北斗机载设备RAIM性能符合性测试方法及系统,以实现斗机载设备中RAIM算法的测试评估,以检验北斗机载设备完好性性能是否满足适航要求。
如图1所示,本发明提供了一种北斗机载设备RAIM性能符合性测试方法,具体包括如下步骤:
101:获取北斗历书参数以及测试参数;所述测试参数包括:取样时间间隔、遮蔽角以及测试飞行阶段;每个所述测试飞行阶段对应不同的完好性要求,如:HAL值;
所述获取北斗历书参数,具体包括:
使用北斗接收机接收北斗历书;
对所述北斗历书进行解析,得到历书参数;
102:根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见,具体包括:
根据所述历书参数计算各卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角;
判断所述仰角是否大于所述遮蔽角;
若是,则表示所述卫星可见;
若否,则表示所述卫星不可见。
103:当各所述卫星可见时,按照所述取样时间间隔统计各测试点可见卫星的分布情况,得到时空样品点;
104:计算各所述时空样品点的HPL值;
判断所述HPL值是否小于HAL值;
若是,则表示所述RAIM算法可用;
若否,则表示所述RAIM算法不可用;
105:若RAIM算法可用,选取HPL值在预设值范围内的时空样品点作为边缘卫星几何分布点;
106:对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果,具体包括:
对各时空样品点进行不添加故障的随机蒙特卡洛实验;
对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测和阶跃性故障检测。
107:获取各所述边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;
108:对所述配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;
109:判断所述可见星数量是否大于可见星数量阈值;
若是,则表示所述RAIM算法可用,计算各所述时空样品点的HPL值;
判断所述HPL值是否小于HAL值;
110:若是,则表示所述RAIM算法可用,对各所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果,具体包括:
对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测和阶跃性故障检测;
111:判断所述第一测试结果与所述第二测试结果是否匹配;
112:若是,则验证RAIM的性能满足完好性能要求。
具体实施过程如下:
本方法分为离线测试以及在线测试两个过程,离线测试包括以下步骤:
S1:北斗接收机通过天线接收北斗历书,并将接收到的北斗历书按照ASCII码格式存储在数据存储单元;
S2:将北斗历书传输到报文解析单元进行解析提取,获得历书参数,如卫星编号、历书参考时间、长半轴平方根、偏心率、近地点幅角、参考时刻平近点角、按参考时间解算的升交点赤经、升交点赤经变化率和参考时间轨道参考倾角的改变量等参数;
S3:获取测试参数,具体包括取样时间间隔、遮蔽角、所测试飞行阶段;
所述测试飞行阶段分为NPA阶段、终端区阶段、航路阶段,每个飞行阶段对应不同的完好性要求,具体包括:HAL值、告警时间、误警率及漏警率等信息,系统根据用户所选择的飞行阶段,自动配置相应的完好性要求;
S4:根据S2中所获得的历书参数,进行卫星位置的解算,并计算各颗卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角,判断其是否可见,当仰角大于S3中输入的遮蔽角时,卫星可见,则此卫星为可见星;
根据S3中指定取样时间间隔h统计各测试地点可见星分布情况,持续24个小时,共获得24/h×N个时空样品点;12为12个测试地点;
所述时空样品点(Space Time Points)包含测试地点、当前时刻可见星分布情况、测试时间等信息;
计算所有24/h×12个时空样品点所对应的HPL值,与S3中得到的HAL值比较,若HPL>HAL,则该时空样品点RAIM算法不可用;
所述HPL值计算方法具体如下:
Figure BDA0002202362170000071
G是线性化观测矩阵,n×4矩阵;A表示矩阵A;
S=I-G(GTG)-1GT,I是n×n的单位矩阵,S表示矩阵S;
式中,i表示第i可见卫星;Slopemax表示可见卫星特征斜率的最大值、A1iA2i分别是A的第1行的第i列和第2行的第i列元素;Sii是S的第i行第i列元素,主对角线为常值1,其余均为0;λ是非中心化参数;σ是用户等效距离误差的标准差;
所述HPL值是水平保护限值,体现卫星分布好坏,用于RAIM算法可用性判断;
所述12个测试地理位置点,包括喀什市、阿姆斯特丹岛、格尔木市、科科斯群岛、百色市、珀斯、仙那港、布鲁岛、釜山、博罗卢拉、东京、墨尔本十二个位置。
S5:将S4中得到的RAIM算法可用时空样品点按照HPL值大小进行排列,取出其中HPL值最大的十个作为边缘卫星几何分布点(Marginal Geometries SpaceTimePoints);
S6:对S4中所有可用RAIM算法即HPL<HAL的时空样品点,每个点进行100次不添加故障的随机蒙特卡洛实验,统计告警个数,计算误警率,并在显示单元以图片和文本方式显示测试结果;
S7:选取一个S5中得到的边缘卫星几何分布点,分别进行斜坡型故障检测测试和阶跃型故障检测测试;
所述斜坡型故障检测测试是在最难检测的卫星上添加斜率为5m/s的斜坡型伪距误差,进行1000次随机蒙特卡洛实验;
所述阶跃型故障检测测试是在最难检测的卫星上添加幅度为1000m的阶跃型伪距误差,进行1000次随机蒙特卡洛实验;
所述最难检测的卫星为S4中Slopemax所对应的卫星。
S8:重复S7,直到完成十个边缘卫星几何分布点的测试,并统计正常检测个数、漏警个数以及误警个数,计算检测概率、漏警率及误警率,并在以图片和文本方式显示测试结果。
S9:对测试结果进行统计,生成离线测试报告。
在线测试方法,具体包括以下步骤:
S1:选择一个在离线测试方法中获得的边缘卫星几何分布点,对卫星导航矢量信号源进行参数配置,配置选项包括测试时间、测试地点及加载北斗历书;所述测试时间应早于所选择边缘卫星几何分布点时间至少五分钟,使得北斗接收机在添加误差时,能追踪到所有卫星,并处于稳定状态;
卫星导航矢量信号源根据配置的参数仿真出测试点的空间和时间信息,并将这些信息以射频信号的形式发射给北斗接收机;
S2:接收来自卫星导航矢量信号源的射频信号,并将射频信号中所包含的信息传输到报文解析单元;
S3:对步骤2中所采集到的信息进行提取;获得可见星信息、伪距信息及接收机位置信息;
S4:根据所提取的可见星信息,对RAIM算法的可用性进行初步判断:
若可见星个数小于5颗,则RAIM算法不可用,结束测试,并给出告警;
若可见星个数大于等于5颗,则计算HPL值,若HPL值大于HAL值,则RAIM算法不可用,结束测试,并给出告警;
反之,RAIM算法可用;
S5:若RAIM算法可用,则对边缘卫星几何分布点,分别进行斜坡型故障检测测试和阶跃型故障检测测试;
所述斜坡型故障检测测试是给最难检测的卫星添加5m/s的斜坡型伪距误差,进行故障检测,记录检测结果,并以图片和文字形式显示测试结果。
所述阶跃型故障检测测试是给最难检测的卫星添加幅度为1000m的阶跃型伪距误差,进行故障检测,记录检测结果,并以图片和文字形式显示测试结果。
S6:重复在线测试的S1-S5,直到完成十个边缘卫星几何分布点的测试。
S7:对测试结果进行统计,并生成在线测试报告。
S8:对比分析所得到的离线测试报告和在线测试报告,查看所获得在线测试结果与离线测试结果是否相匹配;
若匹配,证明RAIM算法满足完好性性能要求;
否则,RAIM算法不满足完好性性能要求。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明提供的北斗机载设备RAIM性能符合性验证系统利用北斗历书进行卫星位置解算,并进行离线软件模拟测试;利用卫星导航矢量信号源和北斗接收机相结合进行在线试验台测试,从而实现了对北斗机载设备中RAIM算法性能的测试评估,验证RAIM算法是否满足完好性要求。
如图2所示,本发明还提供了一种北斗机载设备RAIM性能符合性验证系统,所述系统包括:
第一参数获取模块201,用于获取北斗历书参数以及测试参数;所述测试参数包括:取样时间间隔、遮蔽角以及测试飞行阶段;
所述第一参数获取模块201具体包括:
接收单元,用于使用北斗接收机接收北斗历书;
解析单元,用于对所述北斗历书进行解析,得到历书参数。
第一判断模块202,用于根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见;
所述第一判断模块202包括:
仰角计算单元,用于根据所述历书参数计算各卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角;
第一判断单元,用于判断所述仰角是否大于所述遮蔽角;
结果确定单元,用于当所述仰角大于所述遮蔽角时,表示所述卫星可见;以及用于当所述仰角小于所述遮蔽角时,表示所述卫星不可见。
统计模块203,用于当各所述卫星可见时,按照所述取样时间间隔统计各测试点可见卫星的分布情况,得到时空样品点;
HPL值计算模块204,用于计算各所述时空样品点的HPL值;
选取模块205,用于选取HPL值在预设值范围内的时空样品点作为边缘卫星几何分布点;
第一测试模块206,用于对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;
所述第一测试模块206包括:
随机蒙特卡洛测试单元,用于对各时空样品点进行不添加故障的随机蒙特卡洛实验;
斜坡故障测试单元,用于对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测;
阶跃性故障测试单元,用于对各所述边缘卫星几何分布点进行阶跃性故障检测;
第二参数获取模块207,用于获取各所述边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;
解析模块208,用于对所述配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;
第二判断模块209,用于判断所述可见星数量是否大于可见星数量阈值;
第二测试模块210,用于当判断所述可见星数量大于可见星数量阈值时对所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;
所述第二测试模块210包括:
斜坡故障测试单元,用于对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测;
阶跃性故障测试单元,用于对各所述边缘卫星几何分布点进行阶跃性故障检测;
第三判断模块211,用于判断所述第一测试结果与所述第二测试结果是否匹配;
第二结果确定模块212,用于当所述第一测试结果与所述第二测试结果匹配时,则验证RAIM的性能满足完好性能要求;
所述系统还包括:
第一结果确定模块,用于根据各所述时空样品点的HPL值判断RAIM算法是否可用,所述第一结果确定模块包括:
第二判断单元,用于判断计算的各所述时空样品点的HPL值是否小于HAL值;
第一算法确定单元,用于根据判断各所述时空样品点的HPL值是否大于HAL值,确定RAIM算法是否可用;
第二结果确定模块,用于当所述可见星数量大于可见星数量阈值时,计算所述边缘卫星几何分布点HPL值,判断各所述边缘卫星几何分布点HPL值是否小于HAL值,判断RAIM算法是否可用;
所述第二结果确定模块具体包括:
HPL值计算单元,用于当所述可见星数量大于可见星数量阈值时,计算各所述边缘卫星几何分布点HPL值;
第三判断单元,用于判断各所述边缘卫星几何分布点HPL值是否小于HAL值;
第二算法确定单元,用于根据各所述边缘卫星几何分布点HPL值是否小于HAL值,确定RAIM算法是否可用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,所述方法包括:
获取北斗历书参数以及测试参数;所述测试参数包括:取样时间间隔、遮蔽角以及测试飞行阶段;
根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见;
当各所述卫星可见时,按照所述取样时间间隔统计各测试点可见卫星的分布情况,得到时空样品点;所述时空样品点包含测试地点、当前时刻可见星分布情况和测试时间;
计算各所述时空样品点的HPL值;
选取HPL值在预设值范围内的时空样品点作为边缘卫星几何分布点;
对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;
获取各所述边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;
对所述配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;
判断所述可见星数量是否大于可见星数量阈值;
若是,对各所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;
判断所述第一测试结果与所述第二测试结果是否匹配;
若是,则验证RAIM的性能满足完好性能要求。
2.根据权利要求1所述的北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,所述获取北斗历书参数,具体包括:
使用北斗接收机接收北斗历书;
对所述北斗历书进行解析,得到历书参数。
3.根据权利要求1所述的北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,所述根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见,具体包括:
根据所述历书参数计算各卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角;
判断所述仰角是否大于所述遮蔽角;
若是,则表示所述卫星可见;
若否,则表示所述卫星不可见。
4.根据权利要求1所述的北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,所述对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果,具体包括:
对各时空样品点进行不添加故障的随机蒙特卡洛实验;
对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测和阶跃性故障检测。
5.根据权利要求1所述的北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,所述对各所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果,具体包括:
对各所述边缘卫星几何分布点进行斜坡故障检测和阶跃性故障检测。
6.根据权利要求1所述的北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,在所述计算所述时空样品点的HPL值之后还包括:
判断所述HPL值是否小于HAL值;
若是,则表示所述RAIM算法可用;
若否,则表示所述RAIM算法不可用。
7.根据权利要求1所述的北斗机载设备RAIM性能测试方法,其特征在于,在所述对所述配置参数进行解析,得到可见星数量之后还包括:
判断所述可见星数量是否大于阈值;
若是,则表示所述RAIM算法可用;
若否,则表示所述RAIM算法不可用;
若RAIM算法可用,则计算各所述时空样品点的HPL值,判断所述HPL值是否小于HAL值;
若是,则表示所述RAIM算法可用;
若否,则表示所述RAIM算法不可用。
8.一种北斗机载设备RAIM性能测试系统,其特征在于,所述系统包括:
第一参数获取模块,用于获取北斗历书参数以及测试参数;所述测试参数包括:取样时间间隔、遮蔽角以及测试飞行阶段;
第一判断模块,用于根据所述历书参数以及所述测试参数判断各卫星是否可见;
统计模块,用于当各所述卫星可见时,按照所述取样时间间隔统计各测试点可见卫星的分布情况,得到时空样品点;所述时空样品点包含测试地点、当前时刻可见星分布情况和测试时间;
HPL值计算模块,用于计算各所述时空样品点的HPL值;
选取模块,用于选取HPL值在预设值范围内的时空样品点作为边缘卫星几何分布点;
第一测试模块,用于对所述时空样品点以及所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第一测试结果;
第二参数获取模块,用于获取各所述边缘卫星几何分布点的卫星导航矢量信号源的配置参数和北斗历书;
解析模块,用于对所述配置参数和北斗历书进行解析,得到可见星数量;
第二判断模块,用于判断所述可见星数量是否大于可见星数量阈值;
第二测试模块,用于当判断所述可见星数量大于可见星数量阈值时对所述边缘卫星几何分布点进行测试,得到第二测试结果;
第三判断模块,用于判断所述第一测试结果与所述第二测试结果是否匹配;
第二结果确定模块,用于当所述第一测试结果与所述第二测试结果匹配时,则验证RAIM的性能满足完好性能要求。
9.根据权利要求8所述的北斗机载设备RAIM性能测试系统,其特征在于,所述第一参数获取模块具体包括:
接收单元,用于使用北斗接收机接收北斗历书;
解析单元,用于对所述北斗历书进行解析,得到历书参数。
10.根据权利要求8所述的北斗机载设备RAIM性能测试系统,其特征在于,所述第一判断模块包括:
仰角计算单元,用于根据所述历书参数计算各卫星相对于所选择的测试地理位置点的仰角;
判断单元,用于判断所述仰角是否大于所述遮蔽角;
结果确定单元,用于当所述仰角大于所述遮蔽角时,表示所述卫星可见;以及用于当所述仰角小于所述遮蔽角时,表示所述卫星不可见。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542911B (zh) * 2019-09-16 2021-06-15 中国民航大学 北斗机载设备raim性能符合性测试方法及系统
CN114235007B (zh) * 2021-12-02 2023-09-29 北京航空航天大学 一种apnt服务的定位和完好性监测方法及系统
CN117150184B (zh) * 2023-10-27 2024-03-26 中科星图测控技术股份有限公司 一种基于卫星星历的天基光学设备测量数据仿真方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102819030A (zh) * 2012-08-13 2012-12-12 南京航空航天大学 基于分布式传感器网络的导航系统完好性监测方法
CN103901440A (zh) * 2014-03-14 2014-07-02 中国测绘科学研究院 Gnss数据信号质量的监测方法
CN104991266A (zh) * 2015-06-04 2015-10-21 北京交通大学 一种基于协同完好性监测的列车卫星定位方法及系统
CN109061684A (zh) * 2018-08-01 2018-12-21 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 民航卫星导航完好性增强系统误差的实时包络方法
US10197678B1 (en) * 2018-07-17 2019-02-05 Beihang University H-ARAIM system of optimizing a horizontal protection level
CN109375241A (zh) * 2018-12-11 2019-02-22 中国民航大学 北斗raim可用性预测系统及预测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7741994B2 (en) * 2002-02-13 2010-06-22 Sirf Technology Inc. Ionospheric error prediction and correction in satellite positioning systems
FR2932277A1 (fr) * 2008-06-06 2009-12-11 Thales Sa Procede de protection d'un utilisateur de recepteur de radionavigation vis-a-vis de mesures de pseudo-distances aberrantes
CN101799524B (zh) * 2009-07-10 2013-01-30 中国测绘科学研究院 全球导航卫星系统接收机自主完备性监测的方法
CN105044738A (zh) * 2015-07-09 2015-11-11 中国民用航空飞行学院 一种接收机自主完好性监视的预测方法及预测系统
CN105738925B (zh) * 2016-03-04 2018-06-29 北京交通大学 一种列车定位专用的卫星接收机自主完好性方法
CN105929416B (zh) * 2016-04-13 2018-11-27 中国民航大学 基于gnss完好性信息的ads-b自主式防欺骗方法
CN106125101A (zh) * 2016-08-17 2016-11-16 北京航空航天大学 基于北斗的araim可用性的评估处理方法及装置
CN109307876B (zh) * 2018-11-08 2021-09-07 北京理工大学 一种适用于gnss矢量跟踪的自主完好性监测方法
CN110542911B (zh) * 2019-09-16 2021-06-15 中国民航大学 北斗机载设备raim性能符合性测试方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102819030A (zh) * 2012-08-13 2012-12-12 南京航空航天大学 基于分布式传感器网络的导航系统完好性监测方法
CN103901440A (zh) * 2014-03-14 2014-07-02 中国测绘科学研究院 Gnss数据信号质量的监测方法
CN104991266A (zh) * 2015-06-04 2015-10-21 北京交通大学 一种基于协同完好性监测的列车卫星定位方法及系统
US10197678B1 (en) * 2018-07-17 2019-02-05 Beihang University H-ARAIM system of optimizing a horizontal protection level
CN109061684A (zh) * 2018-08-01 2018-12-21 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 民航卫星导航完好性增强系统误差的实时包络方法
CN109375241A (zh) * 2018-12-11 2019-02-22 中国民航大学 北斗raim可用性预测系统及预测方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chuansen Yang.An Improved RAIM Algorithm Based on the Total Least Squares.《2008 International Conference on Computational Intelligence and Security》.2008, *
Ruihua Liu and Xianlong Zhan.Study of RAIM Algorithm and Availability Analysis under COMPASS.《IEEE》.2011, *
刘江 等.北斗列车定位RAIM可用性预测方法研究.《交通运输系统工程与信息》.2016, *

Also Published As

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