(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210921562.4 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 中国电子科技 集团公司第五十四研 究所 地址 050081 河北省石家庄市中山西路589 号第五十四所卫星导航系统与装备技 术国家重点实验室 申请人 西安电子科技大 学 (72)发明人 易卿武　廖桂生　蔚保国　陶海红　 赵精博　郝硕　王彬彬　惠沈盈　 盛传贞　杨建雷　刘亮　李硕　 贾诗雨　杨红雷　郎兴康　 (74)专利代理 机构 河北东尚律师事务所 13124 专利代理师 王文庆(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01S 19/20(2010.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于低轨卫星的中高轨导航卫星完好性模 型构建方法 (57)摘要 本发明涉及基于低轨卫星的中高轨导航卫 星完好性模 型构建方法， 主要用于卫星导航完好 性监测领域。 本发明针对现有基于低轨卫星完好 性监测的时空基准不确定性、 完好性模型保守估 计等问题， 提出基于低轨卫星的中高轨导航卫星 完好性模型方法， 包括单向基准相关完好性监测 网络模型构建和基准无关完好性监测网络模型 构建。 本发 明可根据卫星几何构型 实时提供高精 准水平的风险值估计能力， 有效提高系统完好性 水平， 具有监测准、 实时性高、 易实现的特点。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115270478 A 2022.11.01 CN 115270478 A 1.一种基于低轨卫星的中高轨导航卫星完好性模型构建方法， 基于地面监测 站与低轨 卫星监测网构成， 地面监测站具备GNSS监测接收机， 低轨卫星具备GNSS监测接收机和GNSS 导航信号发射载荷； 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将中高轨卫星完好性风险进行总体分配， 分为基准相关完好性风险与基准无关完 好性风险； 其中， 基准相关完好性风险包括卫星轨道异常和卫星钟异常， 基准无关完好性风 险包括低功率、 信号畸变和星历数据异常； (2)构建地面监测站、 低轨卫星和中高轨卫星的网络矢量拓扑关系， 并以设定的原则将 网络拓扑中同时存在发射与监测接收双向关系的两个低轨卫星变为单向关系， 形成从地面 监测站经低轨卫星监测网到中高轨卫星的单向基准相关完好性监测网络模 型， 并根据网络 单向关系依次实时估计卫星基准相关完好 性模型理论 风险值； (3)只考虑单星连接关系对完好性约束， 构建地面监测站、 低轨卫星和中高轨卫星的网 络矢量拓扑关系， 形成从地面监测站经低轨卫星监测网到中高轨卫星的基准无关完好性监 测网络模型， 并计算 卫星基准无关完好 性模型理论 风险值； (4)将卫星基准相关完好性模型理论风险值与卫星基准无关完好性模型理论风险值作 和， 得到卫星总的完好 性模型风险值。 2.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的中高轨导航卫星完好性模型构建方法， 其特征在于， 步骤(2)具体方法为： 基于地面监测站为绝对 参考， 计算接收低轨卫星i的地面监测站数量REC_LEO_Ni和全部 地面监测站接收低轨卫星平均载噪比RE C_LEO_CNi， i代表低轨卫星号； 构建地面监测站、 低轨卫星和中高轨卫星的网络矢量拓扑关系， 对网络拓扑中同时存 在发射与监测接收双向关系的两个低轨卫星， 以 “将REC_LEO_Ni大的低轨卫星确定为监测 接收方， 若REC_LEO_Ni相同， 则将REC_LEO_CNi大的低轨卫星确定为监测接收方 ”为原则， 将 网络拓扑中的双向关系全部变为单向关系， 形成从地面监测站经低轨卫星监测网到中高轨 卫星的单向完好性监测网络模型， 并根据网络单向关系依次实时估计卫星基准相关完好性 模型理论 风险值P_cor rsat， i： 上式中， Sc代表导致监测风险的完好性监测场景集合； B代表S中的某一导致监测风险完 好性监测场景； Mt_ci代表单向完好性监测网络模型 中可监测接收到卫星i的低轨卫星及 地 面监测站集合； k代表Mti中某个地面监测站 或低轨卫星； P_corr_monitorin gk代表B场景中 编号为k的地面监测站或低轨卫星中对应的风险概 率值， 其计算方法为： 若场景中k 假定为正常， 则： P_monitoringk＝1‑P_corrk 否则： P_monitoringk＝P_corrk P_corrk代表编号为k的地面监测站或低轨卫星中对应的完好性模型理论风险值， 对于 地面监测站P_corrk为先验统计已知值， 对于低轨卫星与中高轨卫星P_corrk＝P_corrsat， i， P_corrsat， i根据上述方法依次迭代计算。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270478 A 23.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的中高轨导航卫星完好性模型构建方法， 其特征在于， 步骤(3)具体方法为： 构建地面监测站、 低轨卫星和中高轨卫星的网络矢量拓扑关系， 形成从地面监测站经 低轨卫星监测网到中高轨卫星的基准无关完好性监测网络模型， 并针对低轨卫星或 中高轨 卫星i， 统计可接收其信号的全部监测站与低轨卫星， 计算卫星基准无关完好性模型理论风 险值P_ncor rsat， i： 上式中， Sn_c代表导致监测风险的完好性监测场景集合； B代表可 能S中的某一导致监测 风险完好性监测场景； Mt_ nci代表可收到卫星i的低轨 卫星及地面监测站集合； k代表Mt_nci 中某个地面监测站或低轨卫星； P_ncorr_monitoringk代表B场景中编号为k的地面监测站 或低轨卫星中对应的风险概 率值， 计算方法为： 若场景中k 假定为正常， 则： P_ncorr_monitoringk＝1‑P_faultk 否则： P_ncorr_monitoringk＝P_faultk P_faultk代表编号为k的地面监测站或低轨卫星中对应的基准无关的故障概率， 均为先 验统计已知值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270478 A 3