CN110988929A - 电离层影响下的gbas系统性能评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法及装置，读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；对所得数据进行数据处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差，根据确定的定位误差和保护级，统计计算电离层异常对GBAS地面设备影响仿真中的完好性和可用性结果。本发明完整且系统地建立了一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法，整个确定过程简单、易执行，评估GBAS系统在突发的电离层异常情况下的系统性能结果也比较准确。本发明仿真成本低，能够节约时间，提高效率，且可以模拟多种场景，具有适应性多样化的优点。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种GBAS系统性能的评估方法及装置。
背景技术
现有的全球卫星导航系统(英文缩写为GNSS)还无法满足一些高端用户在可用性、精度和完好性等方面的迫切要求，比如民用航空用户。其中的一个原因就在于电离层误差对于GNSS信号的影响。
现有技术中，用户可以通过地基增强系统(英文缩写为GBAS)差分修正可以将电离层误差减小到在实际运行中可以忽略的程度。然而，在电离层异常情况发生时，使用GBAS地面站提供的差分修正量并不能将受到的电离层误差减小到安全的程度。
为了保证GBAS系统在突发的电离层异常情况下的可用性，需要根据经验数据对GBAS系统在电离层异常情况下的运行情况做出合理的评估。因为无法控制和预测电离层异常在现实情况下发生的时间和地点，所以，需要通过建立合理的电离层威胁模型，配置合理的参数来包络可能出现的电离层异常并使用模拟的手段来计算和评估电离层异常对GBAS系统带来的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法及装置，该方法包括：读取场景参数及相应配置参数；结合该参数及给定模型，计算出卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；根据计算结果，评估GBAS系统的完好性和可用性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
步骤1、读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
仿真场景参数包括电离层的模型参数和飞机进近的运动参数，其中电离层模型参数包括电离层的宽度、电离层的速度、电离层锋面的初始位置、电离层锋面的方向和电离层的梯度；飞机进近的运动参数包括着陆地速、着陆速度对应时间、减速率以及减速开始时地速；
所述GBAS地面设备参数包括GBAS地面设备位置、FAS数据、Type2固定播发参数和GAD-C数据。
所述GNSS卫星参数为历书数据；
其中，仿真场景参数确定的方法为，确定仿真的时间段，仿真参数的步长限制，以确定仿真场景的配置；
通过蒙特卡洛采样方法进行仿真统计，对于GBAS系统的电离层异常影响仿真步骤，首先，确定仿真的时间，仿真时间的确定方法为，用户随机选择至少一天或者用户指定连续时间段(至少为一天)作为仿真时间；
在确定仿真时间后，规定以n秒为一架飞机进近的时间块大小，每个时间块遍历m个时刻(每n/m秒一次)卫星位置的计算，每时刻可见星座的卫星同样进行遍历，每一个时刻中进行l次随机采样，其中对于n与m值的选择要求为，n/m所得结果必须为整数；
所有时刻对应的GBAS地面设备位置和FAS数据是固定的，其中GBAS地面设备位置及FAS数据通过读取配置文件中的GBAS地面设备参数得到，在确定仿真时间前已经给定，需要在参数空间中进行随机采样的参数有电离层的模型参数和运动参数；
步骤2、对步骤1中所得数据进行数据处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
所述数据处理包括飞机位置确定，电离层位置确定，卫星位置确定，GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定，飞机电离层穿刺点确定，地面设备伪距误差计算，飞机伪距误差计算，飞机保护级计算和定位误差计算；具体处理过程如下：
2.1飞机位置确定：通过输入的GBAS地面设备参数、飞机运行参数和仿真场景参数确定飞机的位置；其中GBAS地面设备参数中需要有确定的FAS数据，并通过FAS数据建立进近下滑航迹利用仿真场景参数提供的当前时刻和仿真时段确定飞机在下滑航迹上的具体位置，并将计算出的飞机位置转化为以LTP点为原点的ENU坐标；
2.2电离层位置确定：利用步骤1中确定的仿真场景参数，计算在当前场景下异常电离层的覆盖区域；
2.3卫星位置确定：根据确定的时刻，匹配给定的历书数据，计算出此时刻所有卫星的ECEF坐标；
2.4 GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定：利用步骤2.3确定的卫星位置、步骤2.2确定的电离层位置和步骤1中给定的地面设备位置，计算地面设备和卫星之间连线对电离层的穿刺点位置；
2.5飞机电离层穿刺点确定：利用步骤2.3确定的卫星位置、步骤2.2确定电离层位置和步骤2.1确定飞机位置，计算飞机和卫星之间连线对电离层的穿刺点位置，同时计算出卫星相对于飞机观测到的仰角和方位角；
2.6地面设备伪距误差计算：在地面设备伪距误差计算单元中，利用步骤2.4得到的当前时刻卫星和地面设备连线的电离层穿刺点位置，计算异常电离层对卫星伪距测量值带来的影响，即异常电离层引起的伪距误差；
所述异常电离层带来的影响依据穿刺点位置分为3类：
a、穿刺点位置在异常电离层范围之外，此时异常电离层引起的伪距误差为0；
b、穿刺点位置在异常电离层的梯度最大值范围中，异常电离层引起的伪距误差为最大电离层延迟；
c、穿刺点位置在异常电离层的梯度变化范围中，异常电离层引起的伪距误差为穿刺点和异常电离层锋面前沿之间的水平距离乘以电离层梯度；
2.7飞机伪距误差计算：利用在步骤2.6中得到的当前时刻卫星和飞机连线的电离层穿刺点位置，计算异常电离层对卫星伪距测量值带来的影响，即异常电离层引起的伪距误差；
所述异常电离层带来的影响依据穿刺点位置分为3类：
a、穿刺点位置在异常电离层范围之外，此时异常电离层引起的伪距误差为0；
b、穿刺点位置在异常电离层的梯度最大值范围中，此时异常电离层引起的伪距误差为最大电离层延迟，
c、穿刺点位置在异常电离层的梯度变化范围中，此时异常电离层引起的伪距误差为穿刺点和异常电离层锋面前沿之间的水平距离乘以电离层梯度，
2.8飞机保护级计算：利用步骤2.6中计算出的卫星相对于飞机的仰角、方位角以及步骤1中给出的Type2固定播发参数，计算当前场景下的飞机保护级，飞机进近仿真时只考虑计算无故障情况下的垂直保护级；
2.9定位误差计算：将步骤2.6确定的地面设备伪距误差和步骤2.7确定的飞机伪距误差转化为定位误差；首先利用步骤2.7得到一个时刻(在步骤1中确定)飞机在异常电离层影响下的所有接收到卫星的伪距误差集合A，再利用步骤2.6得到同一时刻的地面设备在异常电离层影响下的所有接收到卫星的伪距误差集合B，计算集合A与集合B在同一时刻的差值集合C，集合C为飞机最终在异常电离层影响下的差分修正后的伪距误差，依据RTCADO-253D标准中的方法，将所有卫星的伪距误差转化为定位误差；
步骤3、根据步骤2中确定的定位误差和保护级，统计计算电离层异常对GBAS地面设备影响仿真中的完好性和可用性结果；
所述完好性指通过危险误导信息统计来判断设备的服务性能是否满足完好性指标要求，计算方法如下：
3.1、计算每个时刻的垂直保护级VPL；
3.2、当满足VPL＜VAL＜VPE条件时，则认为点落在HMI区域内；
3.3、取大于等于1天的运行数据，统计落在HMI区域的点的百分比，即误差、保护级、保护级门限三者的关系反应当前的完好性指标；其中VPL为垂直保护级，VPE为垂直定位误差，VAL为垂直告警门限，HMI为危险误导信息，通过下式计算完好性指标：
其中Pinteg为完好性指标，PHMI为落在HMI区域内的点数，Ptotal为总点数；
所述可用性指运行区间内的可用服务数据百分比，计算方法如下：
3.4、计算每个时刻的垂直保护级VPL；
3.5、将保护级与保护级门限比较，如果满足VPL≤VAL条件，则认为服务可用，否则服务不可用；
3.6、取大于等于1天的运行数据，分别统计数据总包数、服务可用包数及服务不可用包数，通过下式计算可用性指标：
其中Pavail为可用性指标，Paunavail为服务不可用包数，Patotal为数据总包数。
本发明还提供一种电离层影响下的GBAS系统性能的评估方法的装置，装置包括：
数据读取单元读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
数据处理单元对数据读取单元所得数据进行处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
性能评估单元根据数据处理单元中得到的飞机的保护级和定位误差，评估GBAS系统的完好性和可用性。
本发明的有益效果在于完整且系统地建立了一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法，整个确定过程简单、易执行，评估GBAS系统在突发的电离层异常情况下的系统性能结果也比较准确。本发明的评估方法和装置仿真成本低，能够节约时间，提高效率，且可以模拟多种场景，具有适应性多样化的优点。
附图说明
图1为现有技术中电离层锋面模型的示意图；
图2为本发明一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法的流程图；
图3为本发明一种电离层影响下的GBAS系统性能评估装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明实施例中所述的电离层是指分散在地球大气层中50km到1000km高度的介质层。电离层包含由于太阳辐射激发出的自由电子和离子，这些电荷的存在造成了通过这个介质层的电磁波的相位提前和群传播时延。GNSS卫星发出的信号通过电离层时，同样会受到电离层的干扰。这个干扰造成的误差会随着电离层的变化而变化，而电离层的变化和太阳活动、地球磁场变化以及当地的纬度和季节等多种因素有关，因此难于建立一个精确的误差模型来描述这个误差。电离层对GNSS信号的干扰，严重时会造成数十米的误差，带来的影响较大。
通常情况下，用户通过地基增强系统(GBAS)差分修正可以将电离层误差减小到在实际运行中可以忽略的程度，因为在用户和GBAS地面站之间的距离较近(100km内)时，两者的电离层误差在时间和空间上存在很强的相关性(电离层梯度在4mm/km内，1σ)。而在电离层异常情况发生时，这种相关性会被突然出现的巨大电离层梯度破坏。在这种情况下，用户使用GBAS地面站提供的差分修正量并不能将自己受到的电离层误差减小到安全的程度，而用户自身和GBAS地面站如果都没有捕获到电离层异常，也就不会触发告警机制，这将使用户收到危险误导信息(HMI)。为此，修正电离层延迟误差是提高导航定位性能的所亟待解决的主要问题之一。
为了保证GBAS在突发的电离层异常情况下的可用性，需要根据经验数据对GBAS在电离层异常情况下的运行情况做出合理的评估。因为无法控制和预测电离层异常在现实情况下发生的时间和地点，我们只能通过建立合理的电离层威胁模型，配置合理的参数来包络可能出现的电离层异常并使用模拟的手段来计算和评估电离层异常对GBAS带来的影响。
对于GBAS面对的异常电离层梯度，用一个电离层梯度有着线性变化的楔型锋面，以固定速度移动的电离层锋面模型来模拟，该电离层锋面模型为上述的电离层威胁模型中的一种，具体参照图1所示。
其中，锋面移动的速度为v，楔形的宽度为w，线性变化的梯度为g，电离层的最大垂直延迟为D。锋面移动速度v为，锋面相对于地面的移动速度。楔形宽度w是垂直方向上的电离层最大和最小延迟之间的水平距离。梯度g定义为垂直方向上的电离层最大和最小延迟之间的线性变化。速度v、楔形宽度w和梯度g是异常电离层模型的三个关键参数，而电离层的最大垂直延迟D可以用楔形宽度w乘以电离层梯度参数g来表示。
本发明实施例公开了一种电离层影响下的GBAS系统性能的评估方法，参照图2所示，该方法主要包括下列步骤：
步骤1、读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
仿真场景参数包括电离层的模型参数和飞机进近的运动参数，其中电离层模型参数包括电离层的宽度、电离层的速度、电离层锋面的初始位置、电离层锋面的方向和电离层的梯度；飞机进近的运动参数包括着陆地速、着陆速度对应时间、减速率以及减速开始时地速；
所述GBAS地面设备参数包括GBAS地面设备位置、FAS数据、Type2固定播发参数和GAD-C数据。
所述GNSS卫星参数为历书数据；
其中，仿真场景参数确定的方法为，确定仿真的时间段，仿真参数的步长限制，以确定仿真场景的配置；
为了建立合理的统计模型，电离层梯度相关的环境条件需要用参数在模型中体现。因为许多与梯度相关的条件，在飞机应用GBAS进近时都是随机的，所以可以通过蒙特卡洛采样方法进行仿真统计。对于GBAS系统的电离层异常影响仿真步骤，首先需要确定以下几个参数以及在模拟时参数变化的特点：首先，确定仿真的时间，因为可见卫星以及卫星在仿真时刻的位置都和进行仿真的时间相关，仿真时间的确定方法为，用户随机选择一段连续时间(至少为一天)或者用户指定连续时间段(至少为一天)作为仿真时间；
在确定了进行仿真的时间后，规定以n秒为一架飞机进近的时间块大小，每个时间块遍历m个时刻(每n/m秒一次)卫星位置的计算，每时刻可见星座的卫星同样进行遍历，每一个时刻中进行l次随机采样，其中对于n与m值的选择要求为，n/m所得结果必须为整数；
所有时刻对应的GBAS地面设备位置和FAS数据是固定的，其中GBAS地面设备位置及FAS数据通过读取配置文件中的GBAS地面设备参数得到，在确定仿真时间前已经给定，需要在参数空间中进行随机采样的参数有电离层的模型参数和运动参数；
步骤2、对步骤1中所得数据进行数据处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
所述数据处理包括飞机位置确定，电离层位置确定，卫星位置确定，GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定，飞机电离层穿刺点确定，地面设备伪距误差计算，飞机伪距误差计算，飞机保护级计算和定位误差计算；具体处理过程如下：
2.1飞机位置确定：通过输入的GBAS地面设备参数、飞机运行参数和仿真场景参数确定飞机的位置；其中GBAS地面设备参数中需要有确定的FAS数据，并通过FAS数据建立进近下滑航迹利用仿真场景参数提供的当前时刻和仿真时段确定飞机在下滑航迹上的具体位置，并将计算出的飞机位置转化为以LTP点为原点的ENU坐标；
2.2电离层位置确定：利用步骤1中确定的仿真场景参数，计算在当前场景下异常电离层的覆盖区域；
2.3卫星位置确定：根据确定的时刻，匹配给定的历书数据，计算出此时刻所有卫星的ECEF坐标；
2.4 GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定：利用步骤2.3确定的卫星位置、步骤2.2确定的电离层位置和步骤1中给定的地面设备位置，计算地面设备和卫星之间连线对电离层的穿刺点位置；
2.5飞机电离层穿刺点确定：利用步骤2.3确定的卫星位置、步骤2.2确定电离层位置和步骤2.1确定飞机位置，计算飞机和卫星之间连线对电离层的穿刺点位置，同时计算出卫星相对于飞机观测到的仰角和方位角；
2.6地面设备伪距误差计算：在地面设备伪距误差计算单元中，利用步骤2.4得到的当前时刻卫星和地面设备连线的电离层穿刺点位置，计算异常电离层对卫星伪距测量值带来的影响，即异常电离层引起的伪距误差；
所述异常电离层带来的影响依据穿刺点位置分为3类：
a、穿刺点位置在异常电离层范围之外，此时异常电离层引起的伪距误差为0；
b、穿刺点位置在异常电离层的梯度最大值范围中，异常电离层引起的伪距误差为最大电离层延迟；
c、穿刺点位置在异常电离层的梯度变化范围中，异常电离层引起的伪距误差为穿刺点和异常电离层锋面前沿之间的水平距离乘以电离层梯度；
2.7飞机伪距误差计算：利用在步骤2.6中得到的当前时刻卫星和飞机连线的电离层穿刺点位置，计算异常电离层对卫星伪距测量值带来的影响，即异常电离层引起的伪距误差；
所述异常电离层带来的影响依据穿刺点位置分为3类：
a、穿刺点位置在异常电离层范围之外，此时异常电离层引起的伪距误差为0；
b、穿刺点位置在异常电离层的梯度最大值范围中，此时异常电离层引起的伪距误差为最大电离层延迟，
c、穿刺点位置在异常电离层的梯度变化范围中，此时异常电离层引起的伪距误差为穿刺点和异常电离层锋面前沿之间的水平距离乘以电离层梯度，
2.8飞机保护级计算：利用步骤2.6中计算出的卫星相对于飞机的仰角、方位角以及步骤1中给出的Type2固定播发参数，计算当前场景下的飞机保护级，飞机进近仿真时只考虑计算无故障情况下的垂直保护级；
2.9定位误差计算：将步骤2.6确定的地面设备伪距误差和步骤2.7确定的飞机伪距误差转化为定位误差；首先利用步骤2.7得到一个时刻(在步骤1中确定)飞机在异常电离层影响下的所有接收到卫星的伪距误差集合A，再利用步骤2.6得到同一时刻的地面设备在异常电离层影响下的所有接收到卫星的伪距误差集合B，计算集合A与集合B在同一时刻的差值集合C，集合C为飞机最终在异常电离层影响下的差分修正后的伪距误差，依据RTCADO-253D标准中的方法，将所有卫星的伪距误差转化为定位误差；
步骤3、根据步骤2中确定的定位误差和保护级，统计计算电离层异常对GBAS地面设备影响仿真中的完好性和可用性结果；
所述完好性指通过危险误导信息统计来判断设备的服务性能是否满足完好性指标要求，计算方法如下：
3.1、计算每个时刻的垂直保护级VPL；
3.2、当满足VPL＜VAL＜VPE条件时，则认为点落在HMI区域内；
3.3、取大于等于1天的运行数据，统计落在HMI区域的点的百分比，即误差、保护级、保护级门限三者的关系反应当前的完好性指标；其中VPL为垂直保护级，VPE为垂直定位误差，VAL为垂直告警门限，HMI为危险误导信息，通过下式计算完好性指标：
其中Pinteg为完好性指标，PHMI为落在HMI区域内的点数，Ptotal为总点数；
所述可用性指运行区间内的可用服务数据百分比，计算方法如下：
3.4、计算每个时刻的垂直保护级VPL；
3.5、将保护级与保护级门限比较，如果满足VPL≤VAL条件，则认为服务可用，否则服务不可用；
3.6、取大于等于1天的运行数据，分别统计数据总包数、服务可用包数及服务不可用包数，通过下式计算可用性指标：
其中Pavail为可用性指标，Paunavail为服务不可用包数，Patotal为数据总包数。
需要说明的是，对于上述方法的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必须的。
本发明实施例提供一种电离层梯度参数的确定装置，如图3所示，该装置包括：
数据读取单元读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
数据处理单元对数据读取单元所得数据进行处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
性能评估单元根据数据处理单元中得到的飞机的保护级和定位误差，评估GBAS系统的完好性和可用性。
第一方面，本发明提供一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法，所述方法包括：
读取配置数据，包括仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
对所述配置数据进行处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
根据所述处理后的飞机定位误差及保护级、评估GBAS系统的完好性和可用性。
通过蒙特卡洛采样的方法确定每次仿真场景参数；
根据飞机定位误差及保护级统计计算电离层异常对GBAS地面设备影响仿真中的完好性和可用性结果。
仿真场景参数包括电离层的模型参数和飞机进近的运动参数；
电离层模型参数包括电离层的宽度、电离层的速度、电离层锋面的初始位置、电离层锋面的方向和电离层的梯度；
飞机进近的运动参数，包括着陆地速、着陆速度对应时间、减速率以及减速开始时地速。
所述GBAS地面设备参数包括GBAS地面设备位置、FAS数据(Final ApproachSegment,数据格式参见标准RTCA DO-246)、Type2固定播发参数(数据格式参见标准RTCADO-246)、GAD-C数据(用来替代保护级计算中需要用到的完好性参数δPR_GND，方法参见标准RTCA DO-245A)。
所述GNSS卫星参数包括历书数据。
所述数据处理包括飞机位置确定，电离层位置确定，卫星位置确定，GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定，飞机电离层穿刺点确定，地面设备伪距误差计算，飞机伪距误差计算，飞机保护级计算，定位误差计算处理。
第二方面，本发明实施例提供一种电离层影响下的GBAS系统性能评估装置，所述装置包括：
数据读取单元，用于读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
数据处理单元，用于对所述数据进行处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
性能评估单元，用于根据所述飞机的保护级和定位误差，评估GBAS系统的完好性和可用性。
本发明实施例提供的电离层影响下的GBAS系统性能评估装置与前述实施例所述的电离层影响下的GBAS系统性能评估方法属于相同的技术构思，其具体实施过程可参照前述实施例中对方法步骤的说明，在此不再赘述。
本发明提供一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法及装置，该方法包括：读取场景参数及相应配置参数；结合该参数及给定模型，计算出卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；根据计算结果，评估GBAS系统的完好性和可用性。本发明完整且系统地建立了一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法，整个确定过程简单、易执行，评估GBAS系统在突发的电离层异常情况下的系统性能结果也比较准确。
本领域技术人员可以理解，实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (2)
1.一种电离层影响下的GBAS系统性能评估方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1、读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
仿真场景参数包括电离层的模型参数和飞机进近的运动参数，其中电离层模型参数包括电离层的宽度、电离层的速度、电离层锋面的初始位置、电离层锋面的方向和电离层的梯度；飞机进近的运动参数包括着陆地速、着陆速度对应时间、减速率以及减速开始时地速；
所述GBAS地面设备参数包括GBAS地面设备位置、FAS数据、Type2固定播发参数和GAD-C数据；
所述GNSS卫星参数为历书数据；
其中，仿真场景参数确定的方法为，确定仿真的时间段，仿真参数的步长限制，以确定仿真场景的配置；
通过蒙特卡洛采样方法进行仿真统计，对于GBAS系统的电离层异常影响仿真步骤，首先，确定仿真的时间，仿真时间的确定方法为，用户随机选择至少一天或者用户指定连续时间段(至少为一天)作为仿真时间；
在确定仿真时间后，规定以n秒为一架飞机进近的时间块大小，每个时间块遍历m个时刻(每n/m秒一次)卫星位置的计算，每时刻可见星座的卫星同样进行遍历，每一个时刻中进行l次随机采样，其中对于n与m值的选择要求为，n/m所得结果必须为整数；
所有时刻对应的GBAS地面设备位置和FAS数据是固定的，其中GBAS地面设备位置及FAS数据通过读取配置文件中的GBAS地面设备参数得到，在确定仿真时间前已经给定，需要在参数空间中进行随机采样的参数有电离层的模型参数和运动参数；
步骤2、对步骤1中所得数据进行数据处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
所述数据处理包括飞机位置确定，电离层位置确定，卫星位置确定，GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定，飞机电离层穿刺点确定，地面设备伪距误差计算，飞机伪距误差计算，飞机保护级计算和定位误差计算；具体处理过程如下：
2.1飞机位置确定：通过输入的GBAS地面设备参数、飞机运行参数和仿真场景参数确定飞机的位置；其中GBAS地面设备参数中需要有确定的FAS数据，并通过FAS数据建立进近下滑航迹利用仿真场景参数提供的当前时刻和仿真时段确定飞机在下滑航迹上的具体位置，并将计算出的飞机位置转化为以LTP点为原点的ENU坐标；
2.2电离层位置确定：利用步骤1中确定的仿真场景参数，计算在当前场景下异常电离层的覆盖区域；
2.3卫星位置确定：根据确定的时刻，匹配给定的历书数据，计算出此时刻所有卫星的ECEF坐标；
2.4 GBAS系统地面设备电离层穿刺点确定：利用步骤2.3确定的卫星位置、步骤2.2确定的电离层位置和步骤1中给定的地面设备位置，计算地面设备和卫星之间连线对电离层的穿刺点位置；
2.5飞机电离层穿刺点确定：利用步骤2.3确定的卫星位置、步骤2.2确定电离层位置和步骤2.1确定飞机位置，计算飞机和卫星之间连线对电离层的穿刺点位置，同时计算出卫星相对于飞机观测到的仰角和方位角；
2.6地面设备伪距误差计算：在地面设备伪距误差计算单元中，利用步骤2.4得到的当前时刻卫星和地面设备连线的电离层穿刺点位置，计算异常电离层对卫星伪距测量值带来的影响，即异常电离层引起的伪距误差；
所述异常电离层带来的影响依据穿刺点位置分为3类：
a、穿刺点位置在异常电离层范围之外，此时异常电离层引起的伪距误差为0；
b、穿刺点位置在异常电离层的梯度最大值范围中，异常电离层引起的伪距误差为最大电离层延迟；
c、穿刺点位置在异常电离层的梯度变化范围中，异常电离层引起的伪距误差为穿刺点和异常电离层锋面前沿之间的水平距离乘以电离层梯度；
2.7飞机伪距误差计算：利用在步骤2.6中得到的当前时刻卫星和飞机连线的电离层穿刺点位置，计算异常电离层对卫星伪距测量值带来的影响，即异常电离层引起的伪距误差；
所述异常电离层带来的影响依据穿刺点位置分为3类：
a、穿刺点位置在异常电离层范围之外，此时异常电离层引起的伪距误差为0；
b、穿刺点位置在异常电离层的梯度最大值范围中，此时异常电离层引起的伪距误差为最大电离层延迟，
c、穿刺点位置在异常电离层的梯度变化范围中，此时异常电离层引起的伪距误差为穿刺点和异常电离层锋面前沿之间的水平距离乘以电离层梯度，
2.8飞机保护级计算：利用步骤2.6中计算出的卫星相对于飞机的仰角、方位角以及步骤1中给出的Type2固定播发参数，计算当前场景下的飞机保护级，飞机进近仿真时只考虑计算无故障情况下的垂直保护级；
2.9定位误差计算：将步骤2.6确定的地面设备伪距误差和步骤2.7确定的飞机伪距误差转化为定位误差；首先利用步骤2.7得到一个时刻(在步骤1中确定)飞机在异常电离层影响下的所有接收到卫星的伪距误差集合A，再利用步骤2.6得到同一时刻的地面设备在异常电离层影响下的所有接收到卫星的伪距误差集合B，计算集合A与集合B在同一时刻的差值集合C，集合C为飞机最终在异常电离层影响下的差分修正后的伪距误差，依据RTCA DO-253D标准中的方法，将所有卫星的伪距误差转化为定位误差；
步骤3、根据步骤2中确定的定位误差和保护级，统计计算电离层异常对GBAS地面设备影响仿真中的完好性和可用性结果；
所述完好性指通过危险误导信息统计来判断设备的服务性能是否满足完好性指标要求，计算方法如下：
3.1、计算每个时刻的垂直保护级VPL；
3.2、当满足VPL＜VAL＜VPE条件时，则认为点落在HMI区域内；
3.3、取大于等于1天的运行数据，统计落在HMI区域的点的百分比，即误差、保护级、保护级门限三者的关系反应当前的完好性指标；其中VPL为垂直保护级，VPE为垂直定位误差，VAL为垂直告警门限，HMI为危险误导信息，通过下式计算完好性指标：
其中Pinteg为完好性指标，PHMI为落在HMI区域内的点数，Ptotal为总点数；
所述可用性指运行区间内的可用服务数据百分比，计算方法如下：
3.4、计算每个时刻的垂直保护级VPL；
3.5、将保护级与保护级门限比较，如果满足VPL≤VAL条件，则认为服务可用，否则服务不可用；
3.6、取大于等于1天的运行数据，分别统计数据总包数、服务可用包数及服务不可用包数，通过下式计算可用性指标：
其中Pavail为可用性指标，Paunavail为服务不可用包数，Patotal为数据总包数。
2.一种利用权利要求1所述电离层影响下的GBAS系统性能评估方法的装置，其特征在于：
所述电离层影响下的GBAS系统性能的评估方法的装置包括：
数据读取单元读取仿真场景参数，GBAS地面设备参数以及GNSS卫星参数数据；
数据处理单元对数据读取单元所得数据进行处理，得到卫星、飞机、地面设备、异常电离层四者相互影响下飞机的保护级和定位误差；
性能评估单元根据数据处理单元中得到的飞机的保护级和定位误差，评估GBAS系统的完好性和可用性。
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