本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，尤其涉及一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法及裝置。

背景技術(shù)：

高級接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(advancedreceiverautonomousintegritymonitoring,簡稱araim)是在接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(receiverautonomousintegritymonitoring,簡稱raim)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。araim可根據(jù)接收機(jī)接收到的衛(wèi)星測量數(shù)據(jù)以及地面完好性支持信息(integritysupportmessage,簡稱ism)對飛行器在飛行階段所使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可用性進(jìn)行評估。當(dāng)評估結(jié)果表明araim不滿足飛行器在飛行階段所需導(dǎo)航性能的完好性要求時，則需要飛行器在該飛行階段放棄使用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)而采用路基導(dǎo)航設(shè)備。

現(xiàn)有的基于araim的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法包括以下步驟：根據(jù)接收機(jī)接收的衛(wèi)星測量數(shù)據(jù)以及預(yù)設(shè)的ism，分別計算水平保護(hù)級(horizontalprotectionlevel,簡稱hpl)、垂直保護(hù)級(verticalprotectionlevel,簡稱vpl)以及有效監(jiān)測門限(effectivemonitorthreshold,簡稱emt)，將獲取的hpl、vpl和emt分別與預(yù)設(shè)的hpl閾值、vpl閾值和emt閾值進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果確定評估結(jié)果。

但是，由于現(xiàn)有的araim僅能根據(jù)在當(dāng)前時刻接收到的衛(wèi)星測量數(shù)據(jù)對當(dāng)前時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性進(jìn)行評估，無法對當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性進(jìn)行評估，不利于飛行器在進(jìn)行長距離飛行時的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的araim無法對當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性進(jìn)行評估的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法及裝置。

一方面，本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法包括：

接收各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，所述各時刻包括當(dāng)前時刻及所述當(dāng)前時刻之前的若干時刻；

對所述位置坐標(biāo)和所述鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量；

根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及所述各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量；

根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限；

將所述水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述對所述位置坐標(biāo)和所述鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，包括：

選取任一位置坐標(biāo)或任一鐘差作為待分解參數(shù)，并計算所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值；

計算所述待分解參數(shù)和所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第一差值分量；

計算所述第一差值分量的上下包絡(luò)線均值；

計算所述第一差值分量與所述第一差值分量的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第二差值分量；

根據(jù)所述第一差值分量和所述第二差值分量的標(biāo)準(zhǔn)差，判斷所述第二差值分量是否為本征模函數(shù)；

若否，則將所述第二差值分量作為待分解參數(shù)，返回執(zhí)行所述計算所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的步驟；

若是，則將所述第二差值分量作為本征模分量記錄在與所述待分解參數(shù)對應(yīng)的模態(tài)分量列表上；計算所述待分解參數(shù)和所述第二差值分量的差值，獲取冗余分量；若所述冗余分量為單調(diào)函數(shù)或所述冗余分量的幅度小于預(yù)設(shè)的幅度閾值，則將所述模態(tài)分量列表的各本征模分量以及所述冗余分量之和作為與所述任一位置坐標(biāo)或所述任一鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量，選取下一位置坐標(biāo)或下一鐘差作為待分解參數(shù)，直至獲得全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量；否則，將所述冗余分量作為所述待分解參數(shù)，并返回執(zhí)行所述計算所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的步驟。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述第一差值分量和所述第二差值分量的標(biāo)準(zhǔn)差，判斷所述第二差值分量是否為本征模函數(shù)，包括：

計算所述第二差值分量與所述第一差值分量之差，獲得差值；

計算所述差值的絕對值的平方與所述第二差值分量的平方之比；

若所述平方之比不超出預(yù)設(shè)的比值區(qū)間，則所述第二差值分量為本征模函數(shù)；否則，所述第二差值分量不為本征模函數(shù)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及所述各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，包括：

選取任一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星；

分別計算所述目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第一乘積之和；將所述第一乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和作為所述目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量；

分別計算所述目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各鐘差模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第二乘積之和；將所述第二乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和為所述目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的鐘差模態(tài)分量；

選取下一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星，直至獲取全部衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

進(jìn)一步地，在所述根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限之前，還包括：

根據(jù)各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)計算各衛(wèi)星在各時刻的用戶誤差，并利用概率約束模型確定所述用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系；

相應(yīng)的，所述根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，計算垂直保護(hù)級，包括：

根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量、預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息和所述用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系，計算獲得垂直保護(hù)級。

另一方面，本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估裝置，包括：

接收模塊，用于接收各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，所述各時刻包括當(dāng)前時刻及所述當(dāng)前時刻之前的若干時刻；

分解模塊，用于對所述位置坐標(biāo)和所述鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量；

預(yù)測模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及所述各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量；

保護(hù)級獲取模塊，用于根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限；

比對模塊，用于將所述水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述分解模塊具體用于：

選取任一位置坐標(biāo)或任一鐘差作為待分解參數(shù)，并計算所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值；

計算所述待分解參數(shù)和所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第一差值分量；

計算所述第一差值分量的上下包絡(luò)線均值；

計算所述第一差值分量與所述第一差值分量的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第二差值分量；

根據(jù)所述第一差值分量和所述第二差值分量的標(biāo)準(zhǔn)差，判斷所述第二差值分量是否為本征模函數(shù)；

若否，則將所述第二差值分量作為待分解參數(shù)，返回執(zhí)行所述計算所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的步驟；

若是，則將所述第二差值分量作為本征模分量記錄在與所述待分解參數(shù)對應(yīng)的模態(tài)分量列表上；計算所述待分解參數(shù)和所述第二差值分量的差值，獲取冗余分量；若所述冗余分量為單調(diào)函數(shù)或所述冗余分量的幅度小于預(yù)設(shè)的幅度閾值，則將所述模態(tài)分量列表的各本征模分量以及所述冗余分量之和作為與所述任一位置坐標(biāo)或所述任一鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量，選取下一位置坐標(biāo)或下一鐘差作為待分解參數(shù)，直至獲得全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量；否則，將所述冗余分量作為所述待分解參數(shù)，并返回執(zhí)行所述計算所述待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的步驟。

進(jìn)一步地，所述分解模塊具體用于：

計算所述第二差值分量與所述第一差值分量之差，獲得差值；

計算所述差值的絕對值的平方與所述第二差值分量的平方之比；

若所述平方之比不超出預(yù)設(shè)的比值區(qū)間，則所述第二差值分量為本征模函數(shù)；否則，所述第二差值分量不為本征模函數(shù)。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測模塊具體用于：

選取任一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星；

分別計算所述目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第一乘積之和；將所述第一乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和作為所述目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量；

分別計算所述目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各鐘差模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第二乘積之和；將所述第二乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和為所述目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的鐘差模態(tài)分量；

選取下一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星，直至獲取全部衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

進(jìn)一步地，所述評估裝置還包括：用戶誤差獲取模塊；

所述用戶誤差獲取模塊，用于在所述保護(hù)級獲取模塊根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限之前，根據(jù)各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)計算各衛(wèi)星在各時刻的用戶誤差，并利用概率約束模型確定所述用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系；

相應(yīng)的，所述保護(hù)級獲取模塊，具體用于根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量、預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息和所述用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系，計算獲得垂直保護(hù)級。

本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法及裝置，接收各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻及所述當(dāng)前時刻之前的若干時刻的衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，對所述位置坐標(biāo)和所述鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及所述各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限，將所述水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果，從而根據(jù)預(yù)測獲取的各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，進(jìn)而可獲取在當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估結(jié)果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的另一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的araim無法對當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性進(jìn)行評估的技術(shù)問題，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的流程示意圖。

如圖1所示，本實(shí)施例一提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法包括如下步驟：

步驟101、接收各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，各時刻包括當(dāng)前時刻及當(dāng)前時刻之前的若干時刻。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例一的執(zhí)行主體可為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估裝置，該評估裝置具體可為由處理器、存儲器、邏輯電路組、芯片組等物理器件組成的實(shí)體結(jié)構(gòu)。

具體來說，在本發(fā)明實(shí)施例一中，首先獲取各衛(wèi)星的歷史星歷數(shù)據(jù)，具體來說即接收各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻以及當(dāng)前時刻之前的若干時刻的測量數(shù)據(jù)，其中測量數(shù)據(jù)具體可包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，其中，這些數(shù)據(jù)的來源具體可為中國民用航空局空中交通管理局網(wǎng)站的星歷數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫，時刻間隔則可與測量數(shù)據(jù)的測量周期保持一致，本發(fā)明對此不進(jìn)行限制。

步驟102、對位置坐標(biāo)和鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

具體來說，由于獲取的各衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)以及各鐘差的數(shù)據(jù)為非線性且非平穩(wěn)的數(shù)據(jù)信號，因此可采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對各位置坐標(biāo)以及各鐘差進(jìn)行處理，從而獲得各位置坐標(biāo)和各鐘差的局部特征信號，即各位置坐標(biāo)模態(tài)分量和各鐘差模態(tài)分量。

步驟103、根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

具體來說，為了獲取各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的包括位置坐標(biāo)信息和鐘差信息，可利用預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型對每個衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)模態(tài)分量和各鐘差模態(tài)分量分別進(jìn)行處理，并利用預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)對處理結(jié)果進(jìn)行修正，從而得到各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

步驟104、根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限。

步驟105、將水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果。

具體來說，在步驟104和步驟105中，根據(jù)預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，以及根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻以及當(dāng)前時刻之前的若干時刻的測量數(shù)據(jù)所預(yù)測獲得的各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差分量，從而可以對水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限進(jìn)行計算，并根據(jù)計算結(jié)果和各閾值，獲取相應(yīng)的評估結(jié)果。其中,水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限的計算方式可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種計算方法，而評估結(jié)果的獲取與閾值的設(shè)定可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況自行獲取，本發(fā)明對此不進(jìn)行限制。

此外，需要說明的是，本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法可應(yīng)用于航班在通航之前對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估，舉例來說，若評估時間為2017年6月15日上午9點(diǎn)，此時能接收獲取的各衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)具體可為2016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午9點(diǎn)這一段時間內(nèi)的全部測量數(shù)據(jù)，其中的時刻間隔假設(shè)為1小時。航班起飛時間為2017年6月15日上午10點(diǎn)，落地時間為2017年6月15日下午1點(diǎn)，為了對航班飛行階段的衛(wèi)星導(dǎo)航可用性進(jìn)行評估，可利用獲取的2016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午9點(diǎn)這一段時間內(nèi)的測量數(shù)據(jù)，首先對下一時刻的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，即對各衛(wèi)星在2017年6月15日上午10點(diǎn)的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量進(jìn)行計算，并獲得在2017年6月15日上午10點(diǎn)的評估結(jié)果，隨后，可將各衛(wèi)星在2017年6月15日上午10點(diǎn)作為已知數(shù)據(jù)，并利用016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午10點(diǎn)這一段時間的數(shù)據(jù)，計算各衛(wèi)星在2017年6月15日上午11點(diǎn)的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，并獲得在2017年6月15日上午11點(diǎn)的評估結(jié)果，以此類推，直至獲取所需的全部時刻的評估結(jié)果。因此，本發(fā)明提供的評估方法可廣泛運(yùn)用于飛行器在各飛行階段的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估和預(yù)測。

本發(fā)明實(shí)施例一提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法，通過接收各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻及所述當(dāng)前時刻之前的若干時刻的衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，對所述位置坐標(biāo)和所述鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及所述各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限，將所述水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果，從而根據(jù)預(yù)測獲取的各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，進(jìn)而可獲取在當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估結(jié)果。

在圖1所示的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高該評估方法所獲得的評估結(jié)果的準(zhǔn)確度，圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的流程示意圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的另一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法的流程示意圖。

如圖2所示，本實(shí)施例二提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法包括如下步驟：

步驟201、接收各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，各時刻包括當(dāng)前時刻及當(dāng)前時刻之前的若干時刻。

在本實(shí)施例二中，衛(wèi)星的位置坐標(biāo)具體可用直角坐標(biāo)系表示，例如可表示為(x，y，z)，而鐘差則可表示為t。

步驟202、選取任一位置坐標(biāo)或任一鐘差作為待分解參數(shù)。

步驟203、計算待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值。

步驟204、計算待分解參數(shù)和待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第一差值分量。

步驟205、計算第一差值分量的上下包絡(luò)線均值。

步驟206、計算第一差值分量與第一差值分量的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第二差值分量。

步驟207、根據(jù)第一差值分量和第二差值分量的標(biāo)準(zhǔn)差，判斷第二差值分量是否為本征模函數(shù)。

若第二差值分量是本征模函數(shù)，則執(zhí)行步驟209；若第二差值分量不是本征模函數(shù)，則執(zhí)行步驟208。

步驟208、將第二差值分量作為待分解參數(shù)，返回執(zhí)行步驟203。

步驟209、將第二差值分量作為本征模分量記錄在與待分解參數(shù)對應(yīng)的模態(tài)分量列表上。

步驟210、計算待分解參數(shù)和第二差值分量的差值，獲取冗余分量。

步驟211、判斷冗余分量是否為單調(diào)函數(shù)。

若冗余分量不為單調(diào)函數(shù)，則執(zhí)行步驟212；若冗余分量為單調(diào)函數(shù)，則執(zhí)行步驟214。

步驟212、判斷冗余分量的幅度是否小于預(yù)設(shè)的幅度閾值。

若冗余分量的幅度不小于預(yù)設(shè)的幅度閾值，則執(zhí)行步驟213；若冗余分量的幅度小于預(yù)設(shè)的幅度閾值，則執(zhí)行步驟214。

步驟213、將冗余分量作為待分解參數(shù)，并返回執(zhí)行步驟203。

步驟214、將模態(tài)分量列表的各本征模分量以及冗余分量之和作為與任一位置坐標(biāo)或任一鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量。

步驟215、判斷是否獲得全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量。

若沒有獲得全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量，則執(zhí)行步驟216；若獲得全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量，則執(zhí)行步驟217。

步驟216、選取下一位置坐標(biāo)或下一鐘差作為待分解參數(shù)，并返回執(zhí)行步驟203。

為了進(jìn)一步對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行描述，對位置坐標(biāo)和鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量的具體實(shí)現(xiàn)方式可采用步驟202至步驟216的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

具體來說，選取任一位置坐標(biāo)或任一鐘差作為待分解參數(shù)，例如，選取的待分解參數(shù)為t(m,n)，其中，m用于表示第m個衛(wèi)星，而n用于表示第n時刻，m和n均為正整數(shù)。也就是說，選取出的待分解參數(shù)為第m個衛(wèi)星在第n時刻的鐘差。隨后，計算并獲得t(m,n)的上下包絡(luò)線均值t((m,n),ave)，并獲得第一差值分量t((m,n),dif1),該第一差值分量通過t((m,n),dif1)＝t(m,n)-t((m,n),ave)獲取。計算第二插值分量的上下包絡(luò)線均值t(((m,n),dif)，ave),以及第二差值分量t((m,n),dif2)，該第二差值分量通過t((m,n),dif2)＝t((m,n),dif1)-t(((m,n),dif)，ave)獲取。

判斷第二差值分量是否為本征模函數(shù)，例如，可通過如下方式進(jìn)行判斷：計算第二差值分量與第一差值分量之差，獲得差值；計算差值的絕對值的平方與第二差值分量的平方之比；若平方之比不超出預(yù)設(shè)的比值區(qū)間，則第二差值分量為本征模函數(shù)；否則，第二差值分量不為本征模函數(shù)。

具體來說，可通過公式(1)判斷第二差值分量是否為本征模函數(shù)：

其中，t((m,n),dif1)為第一差值分量，t((m,n),dif2)為第二差值分量。

此時，當(dāng)?shù)诙钪捣至縯((m,n),dif2)不滿足公式(1)，則說明該第二差值分量不是本征模函數(shù)，則需要將此時獲得的t((m,n),dif2)作為待分解參數(shù)，并重復(fù)計算待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值等的迭代步驟，直至獲取的第二差值分量為本征模函數(shù)。

當(dāng)?shù)诙钪捣至縯((m,n),dif2)滿足公式(1)，則說明該第二差值分量是本征模函數(shù)，可將該第二差值分量此時的表達(dá)式作為第m個衛(wèi)星在第n時刻的第1本征模分量t((m,n),imf，1)，記錄在對應(yīng)的模態(tài)分量列表上。隨后，計算獲得冗余分量t((m,n),ref)，該冗余分量通過t((m,n),ref)＝t(m,n)-t((m,n),dif2)獲取。當(dāng)該冗余分量不為單調(diào)函數(shù)或幅度不小于預(yù)設(shè)的幅度閾值時，則將該冗余分量作為待分解參數(shù)并重復(fù)計算待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值等的迭代步驟，直至獲取的冗余分量t((m,n),ref)的為單調(diào)函數(shù)或幅度小于預(yù)設(shè)的幅度閾值。此時，可得到第m個衛(wèi)星在第n時刻的鐘差模態(tài)分量t’(m,n)＝t((m,n),imf，1)+t((m,n),imf，2)+…t((m,n),imf，l)+t((m,n),ref)，其中，l為正整數(shù)，其用于表示模態(tài)分量列表中第m個衛(wèi)星在第n時刻的模態(tài)分量列表的鐘差t(m,n)的本征模分量的總個數(shù)。

重復(fù)上述步驟直至獲取全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量。

步驟217、根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

步驟218、根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限。

步驟219、將水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果。

在圖2所示實(shí)施方式中，通過對各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)和鐘差進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，從而獲得各衛(wèi)星在各時刻的全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量，進(jìn)而為后續(xù)的對各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量的計算奠定基礎(chǔ)。

在圖2所示實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步闡述本實(shí)施例二提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法，如圖3所示，該方法可為：

步驟301、接收各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，各時刻包括當(dāng)前時刻及當(dāng)前時刻之前的若干時刻。

步驟302、對位置坐標(biāo)和鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

步驟303、選取任一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星。

步驟304、分別計算目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第一乘積之和，并將第一乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和作為目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量。

步驟305、分別計算目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各鐘差模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第二乘積之和，將第二乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和為目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的鐘差模態(tài)分量。

步驟306、判斷是否獲取全部衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

若沒有獲取全部衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，則執(zhí)行步驟307；若獲取全部衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，則執(zhí)行步驟308。

步驟307、選取下一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星，并返回執(zhí)行步驟304。

其中，對根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量的具體實(shí)現(xiàn)方式可采用步驟303至步驟307的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

具體來說，在獲取到每一個衛(wèi)星在每一時刻的每一個位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和每一個鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量之后，將利用這些模態(tài)分量預(yù)測各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的模態(tài)分量。

首先，可選取第m個衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星，此時第m個衛(wèi)星在第n時刻(當(dāng)前時刻)的位置坐標(biāo)模態(tài)分量x′(m,n)可表示為：

x′(m,n)＝x((m,n),imf,1)+x((m,n),imf,2)+…+x((m,n),imf,i)+x((m,n),ref)

其中，i為正整數(shù)，其用于表示模態(tài)分量列表中第m個衛(wèi)星在第n時刻的模態(tài)分量列表的位置坐標(biāo)x的模態(tài)分量x(m,n)的本征模分量的總個數(shù)。

隨后，計算目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第一乘積之和，并將第一乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和作為目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量。

即，第m個衛(wèi)星在第n+1時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量x′(m,n+1)的表達(dá)式為：

x′(m,n+1)＝α(m,1)x′(m,1)+α(m,2)x′(m,2)+…+α(m,n)x′(m,n)+θ

其中，α(m,n)為第m個衛(wèi)星在第n時刻的時間序列，θ為隨機(jī)噪聲序列參數(shù)。

類似的，計算獲得第m個衛(wèi)星在第n+1時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量y′(m,n+1)的表達(dá)式：

y′(m,n+1)＝α(m,1)y′(m,1)+α(m,2)y′(m,2)+…+α(m,n)y′(m,n)+θ；

第m個衛(wèi)星在第n+1時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量z′(m,n+1)的表達(dá)式:

z′(m,n+1)＝α(m，1)z′(m，1)+α(m，2)z′(m，2)+…+α(m，n)z′(m，n)+θ；

第m個衛(wèi)星在第n+1時刻的鐘差模態(tài)分量t′(m，n+1)的表達(dá)式:

t′(m,n+1)＝α(m,1)t′(m,1)+α(m,2)t′(m,2)+…+α(m,n)t′(m,n)+θ。

此時，已經(jīng)獲取到第m個衛(wèi)星在第n+1時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，選取下一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星，并重復(fù)上述過程直至獲取全部衛(wèi)星在第n+1時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

步驟308、根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限。

步驟309、將水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果。

具體來說，在步驟308和步驟309中，根據(jù)預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，以及根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻以及當(dāng)前時刻之前的若干時刻的測量數(shù)據(jù)所預(yù)測獲得的各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差分量，從而可以對水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限進(jìn)行計算，并根據(jù)計算結(jié)果和各閾值，獲取相應(yīng)的評估結(jié)果。其中,水平保護(hù)級hpl、垂直保護(hù)級vpl以及有效監(jiān)測門限emt的計算方式可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種計算方法。在本發(fā)明實(shí)施例二中，當(dāng)hpl小于40米，且vpl小于35米且emt小于等于15米時，評估結(jié)果為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用，否則，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)則為不可用。

此外，需要進(jìn)一步說明的是，本發(fā)明提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法可應(yīng)用于航班在通航之前對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估，舉例來說，若評估時間為2017年6月15日上午9點(diǎn)，此時能接收獲取的各衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)具體可為2016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午9點(diǎn)這一段時間內(nèi)的全部測量數(shù)據(jù)，其中的時刻間隔假設(shè)為1小時。航班起飛時間為2017年6月15日上午10點(diǎn)，落地時間為2017年6月15日下午1點(diǎn)，為了對航班飛行階段的衛(wèi)星導(dǎo)航可用性進(jìn)行評估，可利用獲取的2016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午9點(diǎn)這一段時間內(nèi)的測量數(shù)據(jù)，首先對下一時刻的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，即對各衛(wèi)星在2017年6月15日上午10點(diǎn)的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量進(jìn)行計算，并獲得在2017年6月15日上午10點(diǎn)的評估結(jié)果，隨后，可將各衛(wèi)星在2017年6月15日上午10點(diǎn)作為已知數(shù)據(jù)，并利用2016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午10點(diǎn)這一段時間的數(shù)據(jù)，計算各衛(wèi)星在2017年6月15日上午11點(diǎn)的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，并獲得在2017年6月15日上午11點(diǎn)的評估結(jié)果，以此類推，直至獲取所需的全部時刻的評估結(jié)果。

此外，隨著時刻的推移，還可不斷的更新獲取的評估結(jié)果，以使航班可獲得最新以及最精準(zhǔn)的評估結(jié)果：若評估時間為2017年6月15日上午11點(diǎn)，

為了進(jìn)一步提高評估結(jié)果的精準(zhǔn)度，還可在航班起飛之后，即2017年6月15日上午10點(diǎn)的這一時刻，此時能接收獲取的各衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)具體可為2016年6月15日上午9點(diǎn)至2017年6月15日上午10點(diǎn)這一段時間內(nèi)的全部測量數(shù)據(jù)，其中的時刻間隔假設(shè)為1小時。航班起飛時間為2017年6月15日上午10點(diǎn)，落地時間為2017年6月15日下午1點(diǎn)，此時，可根據(jù)本發(fā)明提供的評估方法獲得在2017年6月15日上午11點(diǎn)的評估結(jié)果，并直接對在2017年6月15日上午9點(diǎn)時所獲得的2017年6月15日上午11點(diǎn)的評估結(jié)果進(jìn)行替換，從而保證航班可接收到最準(zhǔn)確的評估結(jié)果。因此，本發(fā)明提供的評估方法可廣泛運(yùn)用于飛行器在各飛行階段的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估和預(yù)測。

優(yōu)選地，上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高計算獲得的垂直保護(hù)級的準(zhǔn)確度，并預(yù)測得到更貼合真實(shí)情況的評估結(jié)果，本發(fā)明在執(zhí)行步驟308之前，還可包括：根據(jù)各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)計算各衛(wèi)星在各時刻的用戶誤差，并利用概率約束模型確定所述用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系。相應(yīng)的，步驟308中的根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，計算垂直保護(hù)級，則具體包括：根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量、預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息和用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系，計算獲得垂直保護(hù)級。

進(jìn)一步來說，在現(xiàn)有對垂直保護(hù)級的計算過程中，其一般會采用人工統(tǒng)計的方式，利用經(jīng)驗(yàn)值獲取一用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系，在利用各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息計算垂直保護(hù)級。而在本實(shí)施方式中，為了進(jìn)一步提高獲取的垂直保護(hù)級的精準(zhǔn)度，可按照現(xiàn)有的方式根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量計算獲得總誤差，該總誤差可理解為預(yù)測獲取的位置和鐘差數(shù)據(jù)的可信度，即誤差越小，預(yù)測所獲取的數(shù)據(jù)可信度越高，其數(shù)據(jù)約接近真實(shí)數(shù)據(jù)。具體來說，獲得的該總誤差具體可包括電離層誤差、對流層誤差和用戶誤差，其中，該用戶誤差具體指由多徑、接收機(jī)噪聲引起的誤差。由于電離層誤差和對流層誤差可通過衛(wèi)星星歷計算得到，因此，可根據(jù)總誤差和電離層誤差、對流層誤差計算獲得用戶誤差。

隨后，將各用戶誤差代入以各衛(wèi)星的仰角作為變量的概率約束模型，利用預(yù)設(shè)的概率約束條件對該概率約束模型進(jìn)行處理，獲得概率約束模型的最優(yōu)解，以得到完整的概率約束模型。利用完整的概率約束模型和各衛(wèi)星的仰角，計算獲得在每個衛(wèi)星的仰角時的用戶誤差及對應(yīng)關(guān)系，該獲取的對應(yīng)關(guān)系可用于對下一次的垂直保護(hù)級的計算。

本發(fā)明實(shí)施例二提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估方法在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，還通過迭代運(yùn)算的方式，使得計算獲得的各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量更加精準(zhǔn)，進(jìn)而提高了在當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估結(jié)果的準(zhǔn)確度。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例三提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估裝置，包括：

接收模塊10，用于接收各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，各時刻包括當(dāng)前時刻及當(dāng)前時刻之前的若干時刻。

分解模塊20，用于對位置坐標(biāo)和鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

預(yù)測模塊30，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

保護(hù)級獲取模塊40，用于根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限。

比對模塊50，用于將水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果。

優(yōu)選地，分解模塊20具體用于：選取任一位置坐標(biāo)或任一鐘差作為待分解參數(shù)，并計算待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值；計算待分解參數(shù)和待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第一差值分量；計算第一差值分量的上下包絡(luò)線均值；計算第一差值分量與第一差值分量的上下包絡(luò)線均值的差值，獲得第二差值分量；根據(jù)第一差值分量和第二差值分量的標(biāo)準(zhǔn)差，判斷第二差值分量是否為本征模函數(shù)；若否，則將第二差值分量作為待分解參數(shù)，返回執(zhí)行計算待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的步驟；若是，則將第二差值分量作為本征模分量記錄在與待分解參數(shù)對應(yīng)的模態(tài)分量列表上；計算待分解參數(shù)和第二差值分量的差值，獲取冗余分量；若冗余分量為單調(diào)函數(shù)或冗余分量的幅度小于預(yù)設(shè)的幅度閾值，則將模態(tài)分量列表的各本征模分量以及冗余分量之和作為與任一位置坐標(biāo)或任一鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量，選取下一位置坐標(biāo)或下一鐘差作為待分解參數(shù)，直至獲得全部位置坐標(biāo)對應(yīng)的模態(tài)分量和全部鐘差對應(yīng)的模態(tài)分量；否則，將冗余分量作為待分解參數(shù)，并返回執(zhí)行計算待分解參數(shù)的上下包絡(luò)線均值的步驟。

優(yōu)選地，分解模塊20具體用于：計算第二差值分量與第一差值分量之差，獲得差值；計算差值的絕對值的平方與第二差值分量的平方之比；若平方之比不超出預(yù)設(shè)的比值區(qū)間，則第二差值分量為本征模函數(shù)；否則，第二差值分量不為本征模函數(shù)。

優(yōu)選地，預(yù)測模塊30具體用于：選取任一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星；分別計算目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各位置坐標(biāo)模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第一乘積之和；將第一乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和作為目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量；分別計算目標(biāo)衛(wèi)星在各時刻的各鐘差模態(tài)分量與預(yù)設(shè)的時間序列的乘積，對各乘積求和并獲得第二乘積之和；將第二乘積之和與隨機(jī)噪聲序列參數(shù)之和為目標(biāo)衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的鐘差模態(tài)分量；選取下一衛(wèi)星作為目標(biāo)衛(wèi)星，直至獲取全部衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量。

優(yōu)選地，評估裝置還包括：用戶誤差獲取模塊；用戶誤差獲取模塊，用于在保護(hù)級獲取模塊根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限之前，根據(jù)各衛(wèi)星在各時刻的測量數(shù)據(jù)計算各衛(wèi)星在各時刻的用戶誤差，并利用概率約束模型確定用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系。相應(yīng)的，保護(hù)級獲取模塊40，具體用于根據(jù)各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量、預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息和用戶誤差與各衛(wèi)星的仰角之間的對應(yīng)關(guān)系，計算獲得垂直保護(hù)級。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例三提供的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估裝置，通過接收各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻及所述當(dāng)前時刻之前的若干時刻的衛(wèi)星的位置坐標(biāo)和鐘差，對所述位置坐標(biāo)和所述鐘差分別進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，獲得各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，根據(jù)預(yù)設(shè)的自回歸滑動平均模型和預(yù)設(shè)的隨機(jī)噪聲序列參數(shù)、以及所述各衛(wèi)星在各時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，分別獲得各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，根據(jù)所述各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量以及預(yù)設(shè)的地面完好性支持信息，分別計算水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限，將所述水平保護(hù)級、垂直保護(hù)級以及有效監(jiān)測門限分別與預(yù)設(shè)的水平保護(hù)級閾值、垂直保護(hù)級閾值以及有效監(jiān)測門限閾值進(jìn)行比對，獲取評估結(jié)果，從而根據(jù)預(yù)測獲取的各衛(wèi)星在當(dāng)前時刻的下一時刻的位置坐標(biāo)模態(tài)分量和鐘差模態(tài)分量，進(jìn)而可獲取在當(dāng)前時刻之后的下一時刻的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可用性的評估結(jié)果。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。