CN114047526A - 基于双频双星座gbas的电离层异常监测方法及装置 - Google Patents

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CN114047526A CN202210029535.6A CN202210029535A CN114047526A CN 114047526 A CN114047526 A CN 114047526A CN 202210029535 A CN202210029535 A CN 202210029535A CN 114047526 A CN114047526 A CN 114047526A
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Abstract

本发明公开了一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法及装置，通过获取双频双星座中多个频点的差分校正值和导航卫星信号,利用了双频双星座GBAS的观测量及校正值，在不增加额外硬件设备的情况下实时监测电离层异常，排除受影响的卫星；实现了在电离层极端异常条件下的备用GBAS运行模式及模式间切换逻辑，可提高电离层活跃地区GBAS系统的服务完好性。

Description

基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法及装置
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法及装置。
背景技术
地基增强系统(Ground Based Augmentation System, GBAS)是一种卫星导航局域增强系统，可用于在飞机精密进近，着陆和地面滑行阶段提供定位导航服务。由地面基站系统、机载系统及卫星导航系统组成。地面基站系统用于捕获GNSS的卫星信号，经差分处理后将校正信号利用甚高频数据广播设备播发给机载系统。机载设备为多模式接收机，通过接收卫星导航信号以及地面设备播发的差分增强报文，进行差分定位解算以及完好性告警判断处理，从而生成飞机所需的引导信息。随着GNSS的发展，国际民航组织ICAO推荐使用双频GBAS提供精密进近和引导服务，与单频GBAS相比，双频GBAS提供了更多的观测冗余度，可进行更全面的完好性监测。在影响精密进近的众多风险源中，电离层异常是进近着陆阶段所需监测的重要风险源。
电离层活动正常情况下，通过地面站和机载端的差分信号处理，GBAS可以抵消掉绝大部分电离层的影响，电离层延迟的绝对大小并不影响机载端定位的精度和完好性，然而当机载端和GBAS地面站距离较远，且电离层异常活跃时，地面站和机载端的电离层延迟会出现比较大的不一致，导致一部分电离层延迟无法通过GBAS的差分处理消除掉，从而对GBAS导航定位性能造成危害。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法及装置，实时监测GBAS地面站与机载端所受电离层延迟，进而排除受电离层异常影响的卫星，并在系统受电离层影响较大时切换GBAS模式为消电离层定位模式，达到提高GBAS系统完好性的目的。
为了实现上述目的，本发明提供的一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，包括如下步骤：
S1、获取双频双星座中多个频点的差分校正值和导航卫星信号；
S2、选择所述双频双星座中，获取每个星座的一个频点的差分校正值和导航卫星信号，在单频双星座模式下，得到机载端的差分定位数据；
S3、利用所述双频双星座中，每个星座的两个频点的差分校正值和导航卫星信号，计算单频双星座模式下，可用卫星数量；
S4、当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限时，计算备用的IFree定位模式中可用卫星的数量是否大于或等于预设的切换阈值下限，若是，则将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式；否则发出报警信息；
S5、持续监测单频双星座模式下，可用卫星数量；当可用卫星数大于切换阈值上限时，将当前使用的IFree定位模式切换为单频双星座模式。
进一步优选的，在S3中，所述计算单频双星座模式下，可用卫星数量，包括如下步骤：
S301、选择任意卫星，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；
S302、将所述差值与预设门限值进行比较；当所述差值大于预设门限值时，判定所述卫星的电离层异常，排除该卫星；当所述差值小于等于预设门限值时，判定所述卫星为可用卫星；
S303、重复上述S301-S302，完成对多颗卫星的判定，并计数可用卫星数量，完成单频双星座模式下可用卫星数量的计算。
进一步优选的，在S301中，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值，包括如下步骤：
S3011、计算所述卫星相对于地面站的电离层延迟误差，记为第一电离层延迟误差；
S3012、计算所述卫星相对于机载端的电离层延迟误差，记为第二电离层延迟误差；
S3013、利用第一电离层延迟误差减去第二电离层延迟误差，作为电离层延迟误差的差值。
进一步优选的，在S3011中，所述第一电离层延迟误差采用如下公式（2）计算得出：
Figure 681201DEST_PATH_IMAGE001
（2）
其中，
Figure 40638DEST_PATH_IMAGE002
表示第一电离层延迟误差，
Figure 306534DEST_PATH_IMAGE003
表示GPS星座中频点L5的差分校 正值；
Figure 384212DEST_PATH_IMAGE004
表示根据GPS星座中频点L5和频点L1的差分校正值得出的无电离层校正 值。
进一步优选的，在S3012中，所述第二电离层延迟误差采用如下公式（6）计算得出：
Figure 964229DEST_PATH_IMAGE005
（6）
其中，
Figure 83232DEST_PATH_IMAGE006
表示第二电离层延迟误差，
Figure 520030DEST_PATH_IMAGE007
表示GPS星座中频点L5的码伪距测 量值；
Figure 819424DEST_PATH_IMAGE008
为无电离层载波相位平滑码伪距值。
进一步优选的，所述IFree定位模式按照如下方法生成定位信息：
获取所述双频双星座的无电离层校正值
Figure 999870DEST_PATH_IMAGE004
；
利用所述无电离层校正值对无电离层载波相位平滑码伪距值进行差分校正，利用所述差分校正后的载波相位平滑码伪距值生成定位信息。
进一步优选的，在S3中，所述双星座为北斗、GPS、GLONASS和伽利略等星座中任意两个星座的组合；当单频双星座模式中利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量之和小于预设的切换阈值下限时，则执行S4。
本发明提供一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测装置，包括GBAS地面设备和GBAS机载端；
所述GBAS地面设备用于获取双频双星座的导航卫星信号，根据获取的导航卫星信号生成双频双星座中多个频点的差分校正值，并将所述差分校正值向外播发；
所述GBAS机载端，包括信号获取模块、工作模式切换模块和监测模块；所述信号获取模块用于获取GBAS地面设备播发的双频双星座中多个频点的差分校正值和空中的导航卫星信号；
所述工作模式切换模块用于选择所述双频双星座中，每个星座的一个频点的差分校正值和导航卫星信号，在单频双星座模式下，得到机载端的差分定位数据；利用所述双频双星座中，每个星座的两个频点的差分校正值和导航卫星信号，计算单频双星座模式下，可用卫星数量；当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限时，计算备用的IFree定位模式中可用卫星的数量是否大于或等于预设的切换阈值下限，若是则将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式；否则发出报警信息；
所述监测模块用于持续监测单频双星座模式下，可用卫星数量，当可用卫星数大于或等于相应切换阈值上限时，触发所述工作模式切换模块将当前使用的IFree定位模式切换为单频双星座模式。
进一步优选的，所述工作模式切换模块，包括可用卫星数量计算单元，所述可用卫星数量计算单元用于计算单频双星座模式下，可用卫星数量；包括选择任意卫星，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；将所述差值与预设门限值进行比较；当所述差值大于预设门限值时，判定所述卫星的电离层异常，排除该卫星；当所述差值小于等于预设门限值时，判定所述卫星为可用卫星；并计数可用卫星数量，完成单频双星座模式下可用卫星数量的计算。
进一步优选的，所述双星座包括北斗、GPS、GLONASS和伽利略星座中任意两种的组合；所述工作模式切换模块，在单频双星座模式中，利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量之和小于预设的切换阈值下限时，将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式。
所述双星座包括北斗、GPS、GLONASS和伽利略等星座中任意两种星座的组合；所述单频双星座模式中利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量,可以是供人工选择的任意两个星座，也可以是软件自适应遍历所有两个星座的组合，其计算得出的可用卫星数量不满足相应要求时，切换为IFree定位模式。同理IFree定位模式使用的双星座也可以使用上述两种双星座选择方法。
本申请公开的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法及装置，相比于现有技术至少具有以下优点：
1、利用双频双星座GBAS地面站和机载端协同进行电离层监测的方法，进行实时监测并排除受电离层异常影响的卫星，并在必要时进行GBAS定位模式的切换，从而增强GBAS应对异常电离层干扰的能力，提高GBAS的服务完好性。
2、充分利用了双频双星座GBAS的观测量及校正值，在不增加额外硬件设备的情况下实时监测电离层异常，排除受影响的卫星，并提出了一种在电离层极端异常条件下的备用GBAS运行模式及模式间切换逻辑，可提高电离层活跃地区GBAS系统的服务完好性。
附图说明
图1为常规电离层风暴模型图；
图2为GBAS系统信号传播示意图；
图3为本发明实施例提供的电离层异常检测方法图；
图4为本发明实施例提供的GBAS工作模式切换流程图。
图5为本发明基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法的流程图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，通常情况下，在GBAS机载端和地面站距离小于100km时，二者的电离层存在很强的相关性，电离层误差可以通过GBAS的差分修正减小到一个足够安全的值，但是在电离层发生异常，出现较大电离层梯度时，二者的相关性会被破坏，经过GBAS差分处理后仍会存在较大的电离层误差，对飞行安全造成威胁，因此需要对此误差进行监测及处理。
如图5所示，本发明一方面实施例提供的一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，包括如下步骤：
S1、获取双频双星座中多个频点的差分校正值和导航卫星信号；
如图2所示，GBAS地面站接收GPS L1、GPS L5、BDS B1、BDS B3四个频点的卫星信号，播发经差分处理后的四频点差分校正值给机载端；
S2、选择所述双频双星座中，每个星座的一个频点的差分校正值和导航卫星信号，在单频双星座模式下，得到机载端的差分定位数据；
机载端利用从地面站接收的差分校正值和导航卫星信号进行差分定位，在电离层活动正常情况下，机载端采用单频双星座工作模式，即仅使用GPS L5和BDS B3或使用GPSL1和BDS B1导航卫星信号及相应差分校正值来进行差分定位。
S3、利用所述双频双星座中，每个星座的两个频点的差分校正值和导航卫星信号，计算单频双星座模式下，可用卫星数量；
S301、选择任意卫星，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；以一颗GPS卫星为例，具体为，使用GPS L1和GPS L5差分校正值和测量值，来估计出所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；
如图3所示，为该步骤S301具体实施过程的简图；使用GPS L1和GPS L5的校正值来估计出地面站相对于某一颗GPS卫星的第一电离层延迟误差；使用从卫星接收到的GPS L1和GPS L5信号（测量值）来估计卫星相对于机载端的第二电离层延迟误差；最后计算第一电离层延迟误差与第二电离层延迟误差的差值。
S3011、计算所述卫星相对于地面站的电离层延迟误差，记为第一电离层延迟误差；机载端使用GPS L1和GPS L5差分校正值来估计出地面站相对于某一颗GPS卫星的电离层延迟误差，具体方法如下：
首先，利用GPS L1和GPS L5的差分校正值来构建无电离层校正值，如下式（1）：
Figure 333899DEST_PATH_IMAGE009
（1）
其中
Figure 443063DEST_PATH_IMAGE010
为GPS L1的载波中心频率，
Figure 495332DEST_PATH_IMAGE011
为GPS L5的载波中心频率，
Figure 213890DEST_PATH_IMAGE012
为GPS L1的差分校正值，
Figure 402425DEST_PATH_IMAGE003
为GPS L5的差分校正值。
然后计算该卫星相对于地面站的电离层延迟误差如下式（2），记为第一电离层延迟误差：
Figure 915446DEST_PATH_IMAGE001
（2）
其中，
Figure 189433DEST_PATH_IMAGE002
表示第一电离层延迟误差，
Figure 711681DEST_PATH_IMAGE003
表示GPS星座中频点L5的差分校 正值；
Figure 518838DEST_PATH_IMAGE004
表示根据GPS星座中频点L5和频点L1的差分校正值得出的无电离层校正 值。
S3012、计算所述卫星相对于机载端的电离层延迟误差，记为第二电离层延迟误差；具体包括：使用从卫星接收到的GPS L1和GPS L5信号来估计卫星相对于机载端的电离层延迟。
首先，分别提取出上述双频信号中的码伪距测量值以及载波相位测量值。探测并 修复提取出的双频载波相位测量值中的周跳，得到修复周跳后的双频载波相位测量值
Figure 468339DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 964043DEST_PATH_IMAGE014
。由于卫星星座的变化、障碍物的遮挡等原因，接收机周跳现象时有发生，可以联合采 用电离层残差法和Melbourne-Wubbena组合法来进行周跳检测和修复，本专利不做限定。
然后，利用提取出的双频码伪距测量值
Figure 289982DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 453110DEST_PATH_IMAGE007
构建无电离层(IFree)伪距值：
Figure 573513DEST_PATH_IMAGE016
（3）
利用修复周跳后的双频载波相位测量值
Figure 353250DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 217301DEST_PATH_IMAGE014
构建无电离层(IFree)载波相位 值：
Figure 736400DEST_PATH_IMAGE017
（4）
使用Hatch滤波器将
Figure 293283DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 29158DEST_PATH_IMAGE019
进行低通滤波处理，得到IFree载波相位平滑 码伪距值:
Figure 696900DEST_PATH_IMAGE020
（5）
其中，
Figure 834620DEST_PATH_IMAGE021
为滤波时间，
Figure 562405DEST_PATH_IMAGE022
为历元时刻，
Figure 51155DEST_PATH_IMAGE023
为IFree载波相位平滑码伪距结 果。
计算出GPS卫星相对于机载端的电离层延迟误差，记为第二电离层延迟误差：
Figure 257008DEST_PATH_IMAGE005
（6）
S3013、利用第一电离层延迟误差减去第二电离层延迟误差，作为电离层延迟误差的差值。
Figure 514814DEST_PATH_IMAGE024
（7）
S302、将所述差值与预设门限值进行比较；当所述差值大于预设门限值时，判定所述卫星的电离层异常，排除该卫星；当所述差值小于等于预设门限值时，判定所述卫星为可用卫星；将与设定的门限值进行比较，大于门限则说明，对于某一颗GPS卫星来说，GBAS地面站与机载端的电离层延迟有较大的不一致，因此排除该卫星。
S303、重复上述步骤S301-S302，完成对多颗卫星的判定，并计数可用卫星数量，完成单频双星座模式下GPS可用卫星数量的计算。
进一步，对BDS B1和BDS B3导航卫星信号及对应的差分校正值，也执行上述步骤S301-S303，完成单频双星座模式下北斗可用卫星数量的计算。
进一步优选的，在S3中，所述双星座包括北斗、GPS、GLONASS和伽利略星座中任意一种组合；当单频双星座模式中利用被选中的任意两个星座，计算得出的总可用卫星数量,小于预设的切换阈值下限时，则执行S4。例如星座一，只有2颗可用卫星，星座二，有3颗可用卫星，加一起是5颗，也是可以正常使用单频双星座模式定位的，不必进行切换。
S4、当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限时，计算备用的IFree定位模式中可用卫星的数量是否大于或等于预设的切换阈值下限，若是则将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式；若小于切换阈值下限，则发出报警信息；
如图4所示，开始时，当前GBAS系统为单频双星座工作模式，并根据接收到的双星座的多个频点的差分校正值及导航卫星信号，持续监测某卫星的电离层延迟误差差值，当差值大于预设门限值时，证明该颗卫星存在电离层异常，排除该颗卫星； 持续判断其他卫星，当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限5时，即若某时刻可用卫星数小于5颗（双星座卫星导航定位最少需要5颗卫星以去除系统之间的时间偏差），且作为备用模式的IFree工作模式下的可用卫星数大于等于5颗，则机载立即切换为IFree工作模式，并给出告警。若单频双星座工作模式与IFree工作模式下的可用卫星数均小于5颗，则GBAS系统声明为IFree定位模式不可用状态，飞机切换为其他模式导航。
进一步优选的，所述IFree定位模式按照如下方法生成定位信息：
获取所选星座的无电离层校正值
Figure 912035DEST_PATH_IMAGE004
；
利用所述无电离层校正值对无电离层载波相位平滑码伪距值进行差分校正，利用 所述差分校正后的载波相位平滑码伪距值生成定位信息。即，IFree工作模式定义为，机载 端使用无电离层(IFree)校正值对无电离层(IFree)载波相位平滑码伪距值进行差分校正， 进而使用经差分校正后的载波相位平滑码伪距值
Figure 356923DEST_PATH_IMAGE025
进行导航定位，
Figure 632047DEST_PATH_IMAGE025
定义为：
Figure 744359DEST_PATH_IMAGE026
（8）
需要注意的是，对于在单频双星座工作模式下被步骤S302排除的卫星（且该卫星通过了其他完好性监测），这颗卫星在IFree工作模式中仍然可用，这是由于IFree工作模式中不再包含电离层延迟。
在IFree工作模式下，虽然得到的组合伪距值不再包含电离层延迟，但代价是引入一个增大的组合伪距测量噪声，在电离层活动正常情况下，IFree工作模式的定位精度会略低于单频双星座工作模式，因此当检测到电离层活动变为正常时，应切换回单频双星座工作模式。
S5、持续监测单频双星座模式下，可用卫星数量，当用卫星数大于或等于预设的切换阈值上限时，将当前使用的IFree定位模式切换为单频双星座模式。
假设当前GBAS系统为IFree工作模式。持续监测被步骤S302排除的卫星，若该卫星 的
Figure 548367DEST_PATH_IMAGE027
小于设定门限，且持续时间≥100s，且已通过其他完好性监测项，则将该卫星加 入到单频双星座模式待广播卫星队列中，当此队列卫星数大于6颗，则机载端切换到单频双 星座工作模式。设置持续时间≥100s及队列中卫星数大于6颗的原因是为了避免系统在判 定边界频繁进行模式切换。
另外，假设当前系统为IFree工作模式，若可用卫星数小于5颗，且不满足单频双星座工作模式的切换条件，则GBAS系统声明为IFree定位模式不可用状态，飞机切换为其他模式导航。
所述双星座包括北斗、GPS、GLONASS和伽利略等星座中任意两种星座的组合；所述单频双星座模式中利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量,可以是供人工选择的任意两个星座，也可以是软件自适应遍历所有两个星座的组合，其计算得出的可用卫星数量不满足相应要求时，切换为IFree定位模式。同理IFree定位模式使用的双星座也可以使用上述两种双星座选择方法。
本发明提供一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测装置，用于实施上述方法，包括GBAS地面设备和GBAS机载端；
所述GBAS地面设备用于获取双频双星座的导航卫星信号，根据获取的导航卫星信号生成双频双星座中多个频点的差分校正值，并将所述差分校正值向外播发。
所述GBAS机载端，包括信号获取模块、工作模式切换模块和监测模块；所述信号获取模块用于获取GBAS地面设备播发的双频双星座中多个频点的差分校正值和空中的导航卫星信号。
所述工作模式切换模块用于选择所述双频双星座中，每个星座的一个频点的差分校正值和导航卫星信号，在单频双星座模式下，得到机载端的差分定位数据；利用所述双频双星座中，每个星座的两个频点的差分校正值和导航卫星信号，计算单频双星座模式下，可用卫星数量；当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限时，计算备用的IFree定位模式中可用卫星的数量是否大于或等于预设的切换阈值下限，若是则将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式；否则发出报警信息。
所述监测模块用于持续监测单频双星座模式下，可用卫星数量，当可用卫星数大于或等于切换阈值上限时，触发所述工作模式切换模块将当前使用的IFree定位模式切换为单频双星座模式。
进一步优选的，所述工作模式切换模块，包括可用卫星数量计算单元，所述可用卫星数量计算单元用于计算单频双星座模式下，可用卫星数量；包括选择任意卫星，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；将所述差值与预设门限值进行比较；当所述差值大于预设门限值时，判定所述卫星的电离层异常，排除该卫星；当所述差值小于等于预设门限值时，判定所述卫星为可用卫星；并计数可用卫星数量，完成单频双星座模式下可用卫星数量的计算。
所述双星座包括北斗、GPS、GLONASS和伽利略星座中任意两种的组合；所述工作模式切换模块，在单频双星座模式中，利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量之和小于预设的切换阈值下限时，将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。专利中用到的5颗卫星、6颗卫星、100s、卫星频点等具体设定均根据现场情况可调，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取双频双星座中多个频点的差分校正值和导航卫星信号；
S2、选择所述双频双星座中，获取每个星座的一个频点的差分校正值和导航卫星信号，在单频双星座模式下，得到机载端的差分定位数据；
S3、利用所述双频双星座中，每个星座的两个频点的差分校正值和导航卫星信号，计算单频双星座模式下，可用卫星数量；
S4、当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限时，计算备用的IFree定位模式中可用卫星的数量是否大于或等于预设的切换阈值下限，若是，则将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式；否则发出报警信息；
S5、持续监测单频双星座模式下，可用卫星数量；当可用卫星数大于切换阈值上限时，将当前使用的IFree定位模式切换为单频双星座模式。
2.根据权利要求1所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，在S3中，所述计算单频双星座模式下，可用卫星数量，包括如下步骤：
S301、选择任意卫星，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；
S302、将所述差值与预设门限值进行比较；当所述差值大于预设门限值时，判定所述卫星的电离层异常，排除该卫星；当所述差值小于等于预设门限值时，判定所述卫星为可用卫星；
S303、重复上述S301-S302，完成对多颗卫星的判定，并计数可用卫星数量，完成单频双星座模式下可用卫星数量的计算。
3.根据权利要求2所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，在S301中，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值，包括如下步骤：
S3011、计算所述卫星相对于地面站的电离层延迟误差，记为第一电离层延迟误差；
S3012、计算所述卫星相对于机载端的电离层延迟误差，记为第二电离层延迟误差；
S3013、利用第一电离层延迟误差减去第二电离层延迟误差，作为电离层延迟误差的差值。
4.根据权利要求3所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，在S3011中，所述第一电离层延迟误差采用如下公式（2）计算得出：
Figure 654242DEST_PATH_IMAGE001
（2）
其中，
Figure 201898DEST_PATH_IMAGE002
表示第一电离层延迟误差，
Figure 434296DEST_PATH_IMAGE003
表示GPS星座中频点L5的差分校正 值；
Figure 409205DEST_PATH_IMAGE004
表示根据GPS星座中频点L5和频点L1的差分校正值得出的无电离层校正值。
5.根据权利要求3所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，在S3012中，所述第二电离层延迟误差采用如下公式（6）计算得出：
Figure 94265DEST_PATH_IMAGE005
（6）
其中，
Figure 711191DEST_PATH_IMAGE006
表示第二电离层延迟误差，
Figure 45700DEST_PATH_IMAGE007
表示GPS星座中频点L5的码伪距测量值；
Figure 457090DEST_PATH_IMAGE008
为无电离层载波相位平滑码伪距值。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，所述IFree定位模式按照如下方法生成定位信息：
获取所述双频双星座的无电离层校正值
Figure 629445DEST_PATH_IMAGE004
；
利用所述无电离层校正值对无电离层载波相位平滑码伪距值进行差分校正；利用所述差分校正后的载波相位平滑码伪距值生成定位信息。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测方法，其特征在于，在S3中，所述双星座为北斗、GPS、GLONASS和伽利略星座中任意两种的组合；当单频双星座模式中利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量之和小于预设的切换阈值下限时，则执行S4。
8.一种基于双频双星座GBAS的电离层异常监测装置，其特征在于，包括GBAS地面设备和GBAS机载端；
所述GBAS地面设备用于获取双频双星座的导航卫星信号，根据获取的导航卫星信号生成双频双星座中多个频点的差分校正值，并将所述差分校正值向外播发；
所述GBAS机载端，包括信号获取模块、工作模式切换模块和监测模块；所述信号获取模块用于获取GBAS地面设备播发的双频双星座中多个频点的差分校正值和空中的导航卫星信号；
所述工作模式切换模块用于选择所述双频双星座中，每个星座的一个频点的差分校正值和导航卫星信号，在单频双星座模式下，得到机载端的差分定位数据；利用所述双频双星座中，每个星座的两个频点的差分校正值和导航卫星信号，计算单频双星座模式下，可用卫星数量；当可用卫星数量小于预设的切换阈值下限时，计算备用的IFree定位模式中可用卫星的数量是否大于或等于预设的切换阈值下限，若是，则将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式；否则发出报警信息；
所述监测模块用于持续监测单频双星座模式下，可用卫星数量；当可用卫星数大于切换阈值上限时，触发所述工作模式切换模块将当前使用的IFree定位模式切换为单频双星座模式。
9.根据权利要求8所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测装置，其特征在于，所述工作模式切换模块，包括可用卫星数量计算单元，所述可用卫星数量计算单元用于计算单频双星座模式下，可用卫星数量；包括选择任意卫星，计算所述卫星相对于多个参照物的电离层延迟误差的差值；将所述差值与预设门限值进行比较；当所述差值大于预设门限值时，判定所述卫星的电离层异常，排除该卫星；当所述差值小于等于预设门限值时，判定所述卫星为可用卫星；并计数可用卫星数量，完成单频双星座模式下可用卫星数量的计算。
10.根据权利要求8所述的基于双频双星座GBAS的电离层异常监测装置，其特征在于，所述双星座包括北斗、GPS、GLONASS和伽利略星座中任意两种的组合；所述工作模式切换模块，在单频双星座模式中，利用被选中的任意两个星座，计算得出的可用卫星数量之和小于预设的切换阈值下限时，将单频双星座模式切换为备用的IFree定位模式。
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