基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置

摘要

本发明提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置，包括：获取第一卫星子集；根据包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级和包络非标称对流层误差的垂直保护级确定第二卫星子集中卫星的个数；根据第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，将后N‑M颗卫星放入第三卫星子集；根据第二卫星子集和第三卫星子集获取目标卫星子集，目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。本发明提供的基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置，通过确定GBAS中一定的卫星数目，降低了GBAS中的非标称对流层误差，从而提高了定位精度。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术，尤其涉及一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称：GNSS)通过卫星系统为用户提供高精度的导航服务。随着民用航空使用GNSS的精密导航进入快速发展和应用阶段，民用航空对于导航精度和完好性等性能的要求的逐渐提高，GNSS除了包括核心导航卫星星座之外，还包括卫星导航增强系统。其中，卫星导航增强系统是为提升民航运行的完好性，满足民航应用安全需求而产生的卫星导航增强技术的具体实现。地基增强系统(Ground-Based Augmentation Systems，简称：GBAS)是卫星导航增强系统的一种，GBAS通过导航星座内的卫星实现导航定位，GBAS对GNSS进行差分校正和完好性监测，以提供安装机场周边大约23海里半径范围内的导航和精密进近服务。

现有技术中，由于单频单星座GBAS会产生的差分残余电离层误差，实际应用中多使用多频多星座GBAS进行导航定位，即，使用多个星座中不同频率上的多个卫星共同实现导航定位，使得GBAS导航定位时卫星的数目增多，改善了GBAS的星座结构，提高了GBAS的性能。

采用现有技术，当多频多星座GBAS内卫星达到一定数目后，GBAS性能不会继续改善，反而会引入更大的非标称对流层误差，降低了定位精度。

发明内容

本发明提供基于非标称对流层误差的多星座地基增强系统(Ground-Based Augmentation Systems，简称：GBAS)选星方法和装置，通过确定GBAS中一定的卫星数目，降低了GBAS中的非标称对流层误差，从而提高了定位精度。

本发明提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法，包括：

获取第一卫星子集，所述第一卫星子集包括所述GBAS可见的N颗卫星，所述N为大于1的整数；

根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，所述第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，所述第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，所述M为大于等于1的整数，且所述M小于等于所述N；

根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集；

根据所述第二卫星子集和所述第三卫星子集获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M-1个卫星与所述第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与所述第三卫星子集中的卫星相同，所述目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。

在本发明一实施例中，所述根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集，包括：

获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

在本发明一实施例中，所述获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集，包括：

获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差μ_i，其中，μ_i＝TC_non-trop＝TC_a-TC_g，TC_a为机载端的对流层延迟，TC_g为地面站的对流层延迟；

获取所述μ_i的估计值其中

获取所述μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop，其中K_ffmd是无故障漏检倍数，N为所述第一子集中卫星数目，θ为卫星的高度角；

根据所述σ_non-nom-trop对所述第一卫星子集中的卫星由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

在本发明一实施例中，所述根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，包括：

获取所述第一卫星子集的VPL记为VPL_non-total；

去掉所述第一卫星子集中k颗卫星后，所述k为大于零的整数，且所述k小于所述N，再次获取所述第一卫星子集的VPL记为VPL_non，并获取所述第一卫星子集去掉的k颗卫星的VPL增量ΔVPL_k，ΔVPL_k＝VPL_non,k-VPL_non-total，其中，I为参与获取所述VPL的卫星数目，K_ffmd是无故障漏检倍数，S_v，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，σ_i是第i颗卫星的误差源标准差；

确定使所述ΔVPL_k最小时k的取值；

改变所述第一卫星子集中卫星数目，从k颗开始增加j颗卫星，并获取增加j颗卫星之后的所述第一参数的降幅与所述第二参数的增幅，所述第一参数的降幅表示为ΔVPL_non,j＝VPL_non-before,j-VPL_non-after,j，所述第二参数的增幅表示为ΔVPL_bias,j，ΔVPL_bias,j＝VPL_{bias-before,j}-VPL_bias-after,j，其中，具体地，I为参与获取所述VPL的卫星数目，S_v，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，μ_i是第i颗卫星的包络非标称对流层误差，j为增加的卫星数目，所述j为整数，且j＝1…(N-k)，N为所述第一子集中卫星数目。VPL_non-before,j和VPL_{bias-before,j}为增加k颗卫星之前的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅，VPL_non-after,j和VPL_bias-after,j为增加k颗卫星之后的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅；

确定所述第一参数降幅和所述第二参数增幅之差最小时，所述第二卫星子集中卫星的个数M，其中，M＝k+j。

在本发明一实施例中，所述获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包括M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星，包括：

获取所述第二卫星子集初始的VPL值记为VPL_{ideal1-original}，选取所述第三卫星子集中的第m颗卫星，从第二卫星子集中的最后一颗卫星开始，依次替换第二卫星子集中的第n颗卫星，其中n＝1…M，并获取替换之后的VPL，记为VPL_ideal1,m,n；

获取替换前后的VPL变化值ΔVPL_changed,m,n，并找出使得所述ΔVPL_changed,m,n最大时的卫星，进而将该卫星与所述第三卫星子集中的第m颗卫星交换位置；若M个ΔVPL_changed,m,n都为负值，则不交换位置，其中，ΔVPL_changed,m,n＝VPL_{ideal1-original}-VPL_ideal1,m,n；

将所述VPL最大时的M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星组成所述目标卫星子集，所述目标卫星子集为包括M个卫星时垂直保护级VPL最大的卫星子集。

本发明提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星装置，包括：

获取模块，所述获取模块用于获取第一卫星子集，所述第一卫星子集包括所述GBAS可见的N颗卫星，所述N为大于1的整数；

处理模块，所述处理模块用于根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，所述第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，所述第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，所述M为大于等于1的整数，且所述M小于等于所述N；

排序模块，所述排序模块用于根据所述第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对所述第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集；

选择模块，所述选择模块用于根据所述第二卫星子集和所述第三卫星子集获取目标卫星子集，所述目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M-1个卫星与所述第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与所述第三卫星子集中的卫星相同，所述目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。

在本发明一实施例中，所述排序模块具体用于获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

在本发明一实施例中，所述排序模块具体用于，

获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差μ_i，其中，μ_i＝TC_non-trop＝TC_a-TC_g，TC_a为机载端的对流层延迟，TC_g为地面站的对流层延迟；

获取所述μ_i的估计值其中

获取所述μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop，其中K_ffmd是无故障漏检倍数，N为所述第一子集中卫星数目，θ为卫星的高度角；

根据所述σ_non-nom-trop对所述第一卫星子集中的卫星由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

在本发明一实施例中，所述处理模块具体用于，

获取所述第一卫星子集的VPL记为VPL_non-total；

去掉所述第一卫星子集中k颗卫星后，所述k为大于零的整数，且所述k小于所述N，再次获取所述第一卫星子集的VPL记为VPL_non，并获取所述第一卫星子集去掉的k颗卫星的VPL增量ΔVPL_k，ΔVPL_k＝VPL_non,k-VPL_non-total，其中，I为参与获取所述VPL的卫星数目，K_ffmd是无故障漏检倍数，S_v，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，σ_i是第i颗卫星的误差源标准差；

确定使所述ΔVPL_k最小时k的取值；

改变所述第一卫星子集中卫星数目，从k颗开始增加j颗卫星，并获取增加j颗卫星之后的所述第一参数的降幅与所述第二参数的增幅，所述第一参数的降幅表示为ΔVPL_non,j＝VPL_non-before,j-VPL_non-after,j，所述第二参数的增幅表示为ΔVPL_bias,j，ΔVPL_bias,j＝VPL_{bias-before,j}-VPL_bias-after,j，其中，具体地，I为参与获取所述VPL的卫星数目，S_v，i是第i颗卫星的几何矩阵的垂直分量，μ_i是第i颗卫星的包络非标称对流层误差，j为增加的卫星数目，所述j为整数，且j＝1…(N-k)，N为所述第一子集中卫星数目。VPL_non-before,j和VPL_{bias-before,j}为增加k颗卫星之前的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅，VPL_non-after,j和VPL_bias-after,j为增加k颗卫星之后的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅；

确定所述第一参数降幅和所述第二参数增幅之差最小时，所述第二卫星子集中卫星的个数M，其中，M＝k+j。

在本发明一实施例中，所述选择模块具体用于，

获取所述第二卫星子集初始的VPL值记为VPL_{ideal1-original}，选取所述第三卫星子集中的第m颗卫星，从第二卫星子集中的最后一颗卫星开始，依次替换第二卫星子集中的第n颗卫星，其中n＝1…M，并获取替换之后的VPL，记为VPL_ideal1,m,n；

获取替换前后的VPL变化值ΔVPL_changed,m,n，并找出使得所述ΔVPL_changed,m,n最大时的卫星，进而将该卫星与所述第三卫星子集中的第m颗卫星交换位置；若M个ΔVPL_changed,m,n都为负值，则不交换位置，其中，ΔVPL_changed,m,n＝VPL_{ideal1-original}-VPL_ideal1,m,n；

将所述VPL最大时的M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星组成所述目标卫星子集，所述目标卫星子集为包括M个卫星时垂直保护级VPL最大的卫星子集。

本发明提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置，包括：获取第一卫星子集；根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数，第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级；根据第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，将后N-M颗卫星放入第三卫星子集；根据第二卫星子集和第三卫星子集获取目标卫星子集，目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。本发明提供的基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法和装置，通过确定GBAS中一定的卫星数目，降低了GBAS中的非标称对流层误差，从而提高了定位精度。

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为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例三的流程示意图；

图4为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例四的流程示意图；

图5为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星装置实施例的结构示意图。

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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明基于非标称对流层误差的多星座地基增强系统(Ground-Based Augmentation Systems，简称：GBAS)选星方法实施例一的流程示意图。如图1所示，本实施例基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法包括如下步骤：

S101：获取第一卫星子集，第一卫星子集包括GBAS可见的N颗卫星，N为大于1的整数。

具体地，GBAS可见的卫星包括多个星座中的卫星。首先，GBAS接收导航卫星的电文、星历、飞机的信息和地面站的信息。随后，根据已知的参考站坐标解算其在地固地心直角坐标系(Earth-Centered，Earth-Fixed，简称：ECEF)坐标系下的坐标，根据ECEF解算出飞机在ECEF下的坐标，并计算出不同时刻可见卫星数、可见卫星高度角和卫星在ECEF下的坐标。

可选地，S101还包括：存储第一卫星子集中所有卫星的电文、星历、飞机的信息和地面站的信息。

S102：根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，M为大于等于1的整数，且M小于等于N。

具体地，由于GBAS内卫星达到一定数目后，GBAS性能不会继续改善，反而会引入更大的非标称对流层误差，因此，在S102中，确定第二卫星子集中卫星的个数M，以降低第二卫星子集的非标称对流层误差，其中，第二卫星子集中的卫星均从第一卫星子集中选择，具体选择方式见S103。第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，记为VPL_non，并通过

获取VPL_non。公式1中，I为参与获取VPL的卫星数目，K_ffmd是无故障漏检倍数，S_v，i是第i颗卫星几何矩阵的垂直分量，σ_i是误差源标准差。第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，记为VPL_bias，并通过

获取VPL_bias。公式2中，I为参与获取VPL的卫星数目，K_ffmd是无故障漏检倍数，S_v，i是第i颗卫星几何矩阵的垂直分量，μ_i是第i颗卫星的包络非标称对流层误差。

可选地，图3为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例三的流程示意图。如图3所示，图3为S102一种可能的实现方式，包括：

S301：获取第一卫星子集的VPL_non记为VPL_non-total。

S302：去掉第一卫星子集中k颗卫星后，k为大于零的整数，且k小于N，再次获取第一卫星子集的VPL记为VPL_non，k，并获取第一卫星子集去掉的k颗卫星的VPL_non的增量记为ΔVPL_k，ΔVPL_k＝VPL_non,k-VPL_non-total，其中，S303中的ΔVPL_non,j由上述公式计算，其中j仅为表示第二参数增幅时所用参数，并无实际计算意义，I为参与获取VPL的卫星数目，K_ffmd是无故障漏检倍数，S_v，i是第i颗卫星几何矩阵的垂直分量，σ_i是误差源标准差。

S303：确定使ΔVPL_k最小时k的取值。

S304：改变第一卫星子集中卫星数目，从k颗开始增加j颗卫星，并获取增加j颗卫星之后的第一参数的降幅与第二参数的增幅，第一参数的降幅表示为ΔVPL_non,j，并通过

ΔVPL_non,j＝VPL_non-before,j-VPL_non-after,j——公式3

计算，第二参数的增幅表示为ΔVPL_bias,j，并通过

ΔVPL_bias,j＝VPL_{bias-before,j}-VPL_bias-after,j——公式4

计算，其中，由上述公式计算，其中j仅为表示第二参数增幅时所用参数，并无实际计算意义，具体地，I为参与获取VPL的卫星数目，S_v，i是第i颗卫星几何矩阵的垂直分量，μ_i是第i颗卫星的包络非标称对流层误差，j为增加的卫星数目，j为整数，且j＝1…(N-k)，N为第一子集中卫星数目。VPL_non-before,j和VPL_{bias-before,j}为增加k颗卫星之前的第一参数的降幅和第二参数的增幅，VPL_non-after,j和VPL_bias-after,j为增加k颗卫星之后的第一参数的降幅和第二参数的增幅。

S305：确定第一参数降幅和第二参数增幅之差最小时，第二卫星子集中卫星的个数M，其中，M＝k+j。

即确定S304中ΔVPL_non,j和ΔVPL_bias,j之差最小时，将j和k相加，得到第二卫星子集中卫星的个数M。

S103：根据第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

具体地，由于包络非标称对流层误差膨胀的Sigma值越大，VPL增量越大，本步骤S103中，为了保持GBAS的完好性，需要在GBAS中剔除上述Sigma值较大的卫星。

因此，S103一种可能的实现方式为：获取所述第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将所述第一卫星子集中的卫星根据所述膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入所述第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

例如，图2为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例二的流程示意图。如图2所示的实施例为S103一种实施例，如图2所示，S103包括：

S201：获取第一卫星子集的包络非标称对流层误差μ_i，其中，μ_i＝TC_non-trop＝TC_a-TC_g，TC_a为机载端的对流层延迟，TC_g为地面站的对流层延迟。

具体地，通过

μ_i＝TC_non-trop＝TC_a-TC_g——公式5

计算第一卫星子集的包络非标称对流层误差μ_i。其中，TC_a和TC_g通过对流层模型计算。

S202：获取μ_i的估计值

其中，具体地，根据分段线性偏差法解算包络非标称对流层误差的估计值其中，用到如下公式：

S203：获取μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop，其中K_ffmd是无故障漏检倍数，N为第一子集中卫星数目。

具体地，通过

计算μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop。

S204：根据σ_non-nom-trop对第一卫星子集中的卫星由小到大进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

具体地，将第一卫星子集中的所有卫星根据每颗卫星的μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop按由小到大的升序排列，根据S102中确定的第二卫星子集中卫星的个数M，将前M颗卫星放入第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

S104：根据第二卫星子集和第三卫星子集获取目标卫星子集，目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M-1卫星与第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与第三卫星子集中的卫星相同，目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。

具体地，为了根据第二卫星子集得到VPL最大的目标卫星子集，将第三卫星子集中的最后一颗卫星开始，用第三卫星子集中的卫星依次替换第二卫星子集中的卫星，选出使得第二卫星子集替换卫星后VPL最大时的目标子集，当第三卫星子集中的最后一颗卫星替换第二卫星子集中的第一颗卫星后，且没有发现使VPL更大的卫星子集后，用最终的目标卫星子集计算VPL。

例如，图4为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法实施例四的流程示意图。如图4所示的流程为S104一种可能的实现方式，如图4所示，本实施例中S104包括：

S401：选取第三卫星子集中的第m颗卫星，从第二卫星子集中的最后一颗卫星开始，依次替换第二卫星子集中的第n颗卫星，其中n＝1…M，并获取替换之后的VPL，记为VPL_ideal1,m,n。

S402：获取替换前后的VPL变化值ΔVPL_changed,m,n，并找出使得ΔVPL_changed,m,n最大时的卫星，进而将该卫星与第三卫星子集中的第m颗卫星交换位置；若M个ΔVPL_changed,m,n都为负值，则不交换位置，其中，

ΔVPL_changed,m,n＝VPL_{ideal1-original}-VPL_ideal1,m,n——公式8

其中，VPL_{ideal1-original}为最初第二卫星子集的VPL值。

例如：假设第二卫星子集中包括5颗卫星，记为{1，2，3，4，5}，第三卫星子集中包括4颗卫星，记为{6，7，8，9}，则计算最初第二卫星子集的{1，2，3，4，5}的VPL值记为VPL_{ideal1-original}，随后将第三卫星子集中的{6，7，8，9}依次替换第二卫星子集中的{5}、{4}、{3}、{2}和{1}，计算替换后的第二卫星子集的VPL值，记为VPL_ideal1,m,n。获取替换前后的VPL变化值ΔVPL_changed,m,n，并找出使得ΔVPL_changed,m,n最大时的卫星。

S403：将VPL最大时的M-1个第二卫星子集中的卫星和1个第三卫星子集中的卫星组成目标卫星子集，目标卫星子集为包括M个卫星时垂直保护级VPL最大的卫星子集。

本实施例提供一种基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法，包括：获取第一卫星子集；根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数，第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级；根据第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，将后N-M颗卫星放入第三卫星子集；根据第二卫星子集和第三卫星子集获取目标卫星子集，目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。本实施例提供的基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星方法，通过确定GBAS中一定的卫星数目，降低了GBAS中的非标称对流层误差，从而提高了定位精度。

可选地，在上述各实施例中，得到VPL最大的目标卫星子集后，还包括：评估GBAS的完好性。

具体地，评估GBAS的完好性包括如下步骤：

S501：获取S104中得到的目标卫星子集，并获取S101中得到的第一卫星子集中所有卫星的电文、星历、飞机的信息和地面站的信息。

S502：获取目标卫星子集中每颗卫星膨胀的电离层误差标准差。

S503：获取目标卫星子集中每颗卫星膨胀的误差源标准差。

具体地，S502和S503中的参数由如下步骤获取：

S601：接收地面子系统传输的折射不准确度和电文中的对流层高度接收h₀。

S602：根据飞机和参考站的位置，获取飞机在GBAS参考点上的高度

S603：根据卫星、飞机和参考站的坐标，获取卫星的高度角θ_i。

S604：通过表1所示的参数和公式9获取伪距域校正误差标准差σ_gnd,i。

表1

其中，M为参考接收机数目，a₀、a₁、a₂和θ₀之间的对应关系如表1所示。

S605：获取机载误差标准差σ_air,i。具体地，

其中，不同性能的用户接收机对应的参数如表2所示：

表2

类型θ₀(度)a₀(米)a₁(米)A19.60.160.23B27.70.07410.18

S606：获取对流层误差标准差σ_tropo,i，具体地，

S607：获取电离层误差标准差，具体地，

σ_iono,i＝F_pp×σ_vig×(x_air+2τv_air)——公式12

其中，F_pp表示误差从垂直到倾斜方向的转换因子，σ_vig表示垂直电离层梯度，一般设定为4mm/km，R_e表示地球半径，h_I表示电离层高度，一般约为350km，θ_i表示卫星的高度角，τ表示滤波时间，v_air表示飞机的水平速度，2τv_air表示在一个滤波间隔内，飞机穿过电离层梯度时，电离层梯度引起的码载波误差。倍数2是因为梯度对伪距和载波相位测量值的影响是相反方向。

S608：根据S203获取μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop，其中，

σ_{iono-inflated,i}＝F_pp,i×σ_{vig-inflated,i}×(x_air+2τv_air)——公式14

S609：获取误差源标准差，其中，

H0状态下：

H1状态下：

其中，σ_i表示误差源标准差，σ_gnd,i、σ_air,i、σ_tropo,i和σ_iono,i分别对应为伪距域校正误差标准差、机载误差标准差、对流层误差标准差和电离层误差标准差，其中M表示参考接收机数目。

S610：获取膨胀的误差源标准差，其中，

H0状态下：

H1状态下：

S504：获取机载端的VPL。

具体地，通过

VPL＝max(VPL_H0,VPL_H1)——公式20

其中，GBAS进近服务类型GAST C下：D_v＝0；GBAS进近服务类型GAST>v为30秒滤波定位解算与100秒滤波定位解差值的垂向分量B_i，其中，乘积因子K_ffmd和K_md被设为6.673和3.7，k_B表示站配置参数，在5和6之间，一般设定为5.6，M为接收机数目。

S505：比较目标卫星子集的VPL和告警限VPL。若目标卫星子集的VPL小于垂直告警限VPL，则系统正常运行，若目标卫星子集的VPL大于垂直告警限VPL，则系统报警。

图5为本发明基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星装置实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例基于非标称对流层误差的多星座GBAS选星装置包括：获取模块501、处理模块502、排序模块503和选择模块504。

其中，获取模块501用于获取第一卫星子集，第一卫星子集包括GBAS可见的N颗卫星，N为大于1的整数。

处理模块502用于根据第一参数和第二参数确定第二卫星子集中卫星的个数M，第一参数为包络标称对流层下定位域误差的垂直保护级，第二参数为包络非标称对流层误差的垂直保护级，M为大于等于1的整数，且M小于等于N。

排序模块503用于根据第一卫星子集中每颗卫星的非标称对流层误差对第一卫星子集中的卫星进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

选择模块504用于根据第二卫星子集和第三卫星子集获取目标卫星子集，目标卫星子集中包含M个卫星，其中，M-1卫星与第二卫星子集中的卫星相同和1个卫星与第三卫星子集中的卫星相同，目标卫星子集为垂直保护级VPL最大的卫星子集。

本实施例的装置对应地可用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

可选地，在上述实施例中，排序模块503具体用于获取第一卫星子集中每颗卫星的包络非标称对流层误差的膨胀Sigma值，并将第一卫星子集中的卫星根据膨胀Sigma值由小到大进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

进一步地，排序模块503具体用于获取第一卫星子集的包络非标称对流层误差μ_i，其中，μ_i＝TC_non-trop＝TC_a-TC_g，TC_a为机载端的对流层延迟，TC_g为地面站的对流层延迟；

获取μ_i的估计值其中

获取μ_i的膨胀Sigma值σ_non-nom-trop，其中K_ffmd是无故障漏检倍数，N为第一子集中卫星数目；

根据σ_non-nom-trop对第一卫星子集中的卫星由小到大进行排序，将前M颗卫星放入第二卫星子集，后N-M颗卫星放入第三卫星子集。

本实施例的装置对应地可用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

可选地，在上述实施例中，处理模块502具体用于获取所述第一卫星子集的VPL记为VPL_non-total；

去掉所述第一卫星子集中k颗卫星后，所述k为大于零的整数，且所述k小于所述N，再次获取所述第一卫星子集的VPL记为VPL_non，i，并获取所述第一卫星子集去掉的k颗卫星的VPL增量ΔVPL_k＝VPL_non,k-VPL_non-total，其中，I为参与获取VPL的卫星数目，K_ffmd是无故障漏检倍数，S_v，i是第i颗卫星几何矩阵的垂直分量，σ_i是误差源标准差；

确定使所述ΔVPL_k最小时k的取值；

改变所述第一卫星子集中卫星数目，从k颗开始增加j颗卫星，并获取增加j颗卫星之后的所述第一参数的降幅与所述第二参数的增幅，所述第一参数的降幅表示为ΔVPL_non,j＝VPL_non-before,j-VPL_non-after,j，所述第二参数的增幅表示为ΔVPL_bias,j＝VPL_{bias-before,j}-VPL_bias-after,j，其中，具体地，I为参与获取VPL的卫星数目，S_v，i是第i颗卫星几何矩阵的垂直分量，μ_i为包络非标称对流层误差，j为增加的卫星数目，所述j为整数，且j＝1…(N-k)，N为所述第一子集中卫星数目。VPL_non-before,j和VPL_{bias-before,j}为增加k颗卫星之前的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅，VPL_non-after,j和VPL_bias-after,j为增加k颗卫星之后的所述第一参数的降幅和所述第二参数的增幅；

确定所述第一参数降幅和所述第二参数增幅之差最小时，所述第二卫星子集中卫星的个数M，其中，M＝k+j。

本实施例的装置对应地可用于执行图3所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

可选地，在上述实施例中，选择模块504具体用于选取所述第三卫星子集中的第m颗卫星，从第二卫星子集中的最后一颗卫星开始，依次替换第二卫星子集中的第n颗卫星，其中n＝1…M，并获取替换之后的VPL，记为VPL_ideal1,m,n；

获取替换前后的VPL变化值ΔVPL_changed,m,n，并找出使得所述ΔVPL_changed,m,n最大时的卫星，进而将该卫星与所述第三卫星子集中的第m颗卫星交换位置；若M个ΔVPL_changed,m,n都为负值，则不交换位置，其中，ΔVPL_changed,m,n＝VPL_{ideal1-original}-VPL_ideal1,m,n；

将所述VPL最大时的M-1个所述第二卫星子集中的卫星和1个所述第三卫星子集中的卫星组成所述目标卫星子集，所述目标卫星子集为包括M个卫星时垂直保护级VPL最大的卫星子集。

本实施例的装置对应地可用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：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。

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。