【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及衛星導航，尤其是涉及一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法與裝置。
技術介紹
1、在當今全球化的航空環境中，航空導航系統的可靠性和效率至關重要。隨著技術的進步和航空流量的增加，傳統的陸基導航系統和星基導航系統逐漸顯示出其局限性。陸基導航雖然穩定可靠，但其覆蓋范圍受限；而星基導航雖提供廣域覆蓋，卻常受到各種干擾的影響。這些問題不僅限制了航空導航服務的提升，也影響了航空安全和運行效率，因此亟需從傳統的陸基導航系統轉向更先進的航空導航運行網絡，支持民航飛行高安全性的使用要求，能提供高精度、高完好性的導航引導信息。
2、在復雜的航空環境中，實施一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法與裝置時還需要解決以下問題：一是衛星導航電離層異常陸基監測分辨率低、威脅模型保守的問題，現有的電離層異常監測主要依賴簡單模型，實時性和精度不足；二是在復雜環境下，多徑效應頻發且具有時空復雜性，是載波相位差分定位的主要誤差源，現有的多徑緩解抑制主要考慮單一數據特征，未能充分利用觀測數據對多徑誤差進行緩解抑制。
3、針對第一個電離層梯度監測問題，2017年，dlr、kaist、tum共同提出了針對dfmcgbas的電離層梯度監測（igm），將定位算法基于單頻觀測量，并將第二導航頻率用于電離層監測。2022年，dlr提出了一種雙頻空基電離層梯度監測方法，在原有監測概念的基礎上，推導了一種新的無偏檢驗統計量，成功消除了常見偏差對電離層估計的影響。現行的dfmcgbas架構中采用無電離層平滑模式（ifree）以及無分歧平滑模
4、針對第二個多徑緩解抑制問題，2020年feng?shen等人將多徑和nlos信號作為加性稀疏誤差考慮，建立線性協同導航觀測模型，通過研究稀疏估計算法來解決導航問題，然而該方法受到多徑干擾和nlos信號信道數量增強的限制，方法只利用距和多普勒觀測量具有一定的局限性。2021年chao?liu等人使用神經網絡cnn-lstm在坐標域和頻域挖掘多徑特征，與傳統方法相比有更好的多徑緩解性能。然而，沒有研究機器學習在空間域進行多徑建模的可能性。因此需要利用機器學習這種數據驅動的方法探索空地協同的多徑效應智能識別與緩解抑制方法，提升航空導航運行網絡完好性監測能力和系統可用性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法與裝置，以解決
技術介紹
中提到的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測裝置，包括導航源信號接收模塊、泛源導航信息處理模塊和通信接收模塊，導航源信號接收模塊包括：
3、gnss模塊，用于接收全球定位系統發射的信號，確定飛行器的位置和時間信息；
4、vdb模塊，用于接收地面發來的導航校正信息；
5、儀表著陸系統/甚高頻全向信標接收機模塊，用于提供額外的導航信號；
6、慣性導航系統模塊，通過測量設備自身的加速度來計算位置和速度；
7、雙頻多模式接收機，用于同時接收和處理多種導航信號；
8、泛源導航信息處理模塊包括：
9、gbas模塊和sbas模塊，用于提供額外的導航校正信息；
10、gnss/vor/dme/ins/ldacs數據融合處理模塊，融合來自多源的信息；
11、通信接收模塊包括：
12、arinc429接口和rs422接口，用于完成航空電子組件之間的數據通信標準，以進行設備間的信息傳輸；
13、rj45接口，用于網絡連接，用于設備的配置或維護通信。
14、本專利技術還提供了一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，包括以下步驟：
15、s1、提出基于載波相位差分的電離層梯度監測算法，研究載波相位的igm檢測統計誤差特征，建立電離層梯度監測閾值，并實現機載dfree到ifree模式的切換機制；
16、s2、提出航空導航多徑緩解抑制算法，結合觀測數據的多元特征提取，建立觀測數據特征矩陣，并設計并行時間卷積神經網絡架構，通過隨機梯度下降法更新權重，實現多徑誤差的預測和緩解。
17、優選的，s1具體包括：
18、s11、按照航路運行的不同飛行階段，進行多導航源優選，設計彈性綜合導航算法；
19、s12、取l1和l5頻點的載波相位觀測量，利用載波相位差分對機載端電離層梯度進行估計；
20、s13、載波相位差分與偽距殘差合并，消除電離層延遲項，并利用時間平均消除；
21、s14、將接收機差分碼偏差投影到鐘差項，衛星差分碼偏差通過與地面觀測差分消除，之后利用載波相位到碼平衡ccl估算電離層延遲；
22、s15、利用載波相位觀測量，通過對偽距和載波相位組合形式變量平均，構建電離層梯度監測的檢驗統計量，利用遞歸濾波器計算次迭代中噪聲方差和誤差標準差，并計算監測閾值。
23、優選的，s11內容如下：
24、地面站向機載端上傳原始觀測數據，而不是差分校正量，并在機載端使用純載波相位進行定位，地面站向機載端播發的觀測量如下：
25、（1）；
26、（2）；
27、其中，代表某一特定頻率下的偽距測量；代表該頻率下的載波相位測量；表示直達徑los；和分別為衛星和接收器時鐘偏差；和分別代表電離層和對流層延遲；表示電離層發散在頻率下的濾波器累計誤差；dfree和ifree平滑此項為0；和是與多徑誤差相關項；和則表示接收機熱噪聲因素；表示在頻率下的天線群延遲；和分別表示該頻率下接收機和衛星射頻前端的碼偏差；表示在頻率下的天線相位中心的變化；和表示接收機和衛星射頻前端的相位偏差；表示載波相位模糊度。
28、優選的，s12和s13內容如下：
29、取l1和l5頻率之間載波相位測量的差，得到：
30、（3）；
31、其中表示載波相位熱噪聲和多徑誤差之和；和分別表示接收機和衛星的差分相位偏差；表示差分相位中心變化；表示雙頻載波差分之后模糊度的組合形式；l1和l5頻率的載波相位測量值之間的差分用于導出一個機載端電離層梯度表達式，該表達式用于分離可觀測值并隔離方程右側的噪聲項：
32、（4）；
33、載波相位模糊度、差分相位中心變化、以及差分相位偏差被包含在測量方程的已知量中；
34、將差分觀測量進行簡化表示：
35、（5）；
36、（6）；
37、誤差項、隨機且為零均值，且分別表示偽距和載波相位的熱噪聲與多徑誤差之和；將本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測裝置，包括導航源信號接收模塊、泛源導航信息處理模塊和通信接收模塊，其特征在于，導航源信號接收模塊包括：
2.一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，應用如權利要求1所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S1具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S11內容如下：
5.根據權利要求4所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S12和S13內容如下：
6.根據權利要求5所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S14內容如下：
7.根據權利要求6所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S15內容如下：
8.根據權利要求7所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S2步驟如下：
9.根據權利要求8
10.根據權利要求9所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，S22和S23的內容如下：
...【技術特征摘要】
1.一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測裝置，包括導航源信號接收模塊、泛源導航信息處理模塊和通信接收模塊，其特征在于，導航源信號接收模塊包括：
2.一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，應用如權利要求1所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，s1具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，其特征在于，s11內容如下：
5.根據權利要求4所述的一種航空導航運行網絡機載多源完好性監測方法，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王志鵬，張軍，朱衍波，侯曉鵬，方堃，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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