北斗导航系统全球可用性评估方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及北斗导航完好性分析，特别涉及一种北斗导航系统全球可用性评估方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、当前，卫星导航信号功率较低，且非常脆弱，容易受到系统外来的有意或无意干扰，导致精度降低甚至丧失导航定位能力，在安全性要求级别最高的民用航空领域，需要根据飞机在不同的飞行阶段做出准确的评估，以提供高精度、高可靠、连续的导航定位性能。国际民航组织(icao，international civil aviation organization)在gnss(globalnavigation satellite system，全球卫星导航系统)标准与建议措施中明确定义了gnss应满足的性能需求，其中包括精度、完好性、连续性及可用性，其中，北斗导航系统的可用性(availability)是指系统在预期运行时提供所需功能和性能的能力，反映系统在规定有效区域内提供可用服务的能力，北斗导航系统将逐步纳入民航gnss标准框架内，成为核心星座之一，因此，需要详细谨慎的评估其全球服务能力，尤其是全球可用性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种北斗导航系统全球可用性评估方法、装置、设备及存储介质，能够评估北斗导航系统的全球可用性。其具体方案如下：

2、第一方面，本发明公开了一种北斗导航系统全球可用性评估方法，包括：

3、获取北斗三号导航系统的轨道数据，并解析出所述轨道数据中的轨道参数；

4、确定全球范围内的所有格网点，并根据所述轨道数据中的所述轨道参数、预先设置的评估时间范围计算各所述格网点对应的可见卫星信息、误差项估计及测量矩阵；

5、根据各所述格网点对应的所述可见卫星信息、所述误差项估计以及所述测量矩阵计算与各所述格网点对应的水平保护级，并基于各所述格网点对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障检测可用总数；

6、从各所述格网点对应的可见卫星集合中依次剔除单颗卫星得到各所述格网点对应的所有可见卫星子集合；

7、确定各所述可见卫星子集合对应的水平保护级，并基于各所述可见卫星子集合对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障排除可用总数；

8、根据格网点总数、所有所述格网点对应的所述故障检测可用总数和所述故障排除可用总数确定出所述北斗三号导航系统在所述全球范围内对应的目标检测可用性和目标排除可用性。

9、可选的，所述确定全球范围内的所有格网点，包括：

10、在预先设置的所述评估时间范围内，按照预设时间点采样频率确定所有采样时间点；

11、按照预设格网点确定方式确定全球范围内的所有格网点；

12、其中，所述预设格网点确定方式为在所述采样时间点上执行纬度采样操作和经度采样操作得到相应的纬度采样点和经度采样点，并根据所述纬度采样点和经度采样点确定所有格网点，所述纬度采样点为从0度纬度到北纬90度，每间隔预设度数执行一次采样得到的采样点，并且每个纬度圆的点在经度上均匀分布，所述经度采样点定义为：

13、

14、其中，lon.step表示经度的采样步长，round()表示取整，min()表示求最小值，lat表示纬度值。

15、可选的，所述基于各所述格网点对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障检测可用总数之前，还包括：

16、判断各所述格网点对应的所述可见卫星信息中的可用卫星数是否小于第一预设卫星数阈值；

17、如果所述可用卫星数不小于所述第一预设卫星数阈值，则执行所述基于各所述格网点对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障检测可用总数的步骤；

18、如果所述可用卫星数小于所述第一预设卫星数阈值，则直接判定所述格网点对应的故障检测状态为故障检测不可用。

19、可选的，所述基于各所述格网点对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障检测可用总数，包括：

20、依次将各所述格网点对应的水平保护级与第一预设水平告警门限进行比较；

21、如果所述格网点对应的水平保护级不小于所述第一预设水平告警门限，则判定所述格网点对应的故障检测状态为故障检测不可用；

22、如果所述格网点对应的所述水平保护级小于所述第一预设水平告警门限，则判定所述格网点对应的故障检测状态为故障检测可用；

23、统计所述格网点对应的所述故障检测状态为所述故障检测可用的格网点数量，得到相应的故障检测可用总数。

24、可选的，所述从各所述格网点对应的可见卫星集合中依次剔除单颗卫星得到各所述格网点对应的所有可见卫星子集合之前，还包括：

25、判断各所述格网点对应的所述可见卫星信息中的可用卫星数是否小于第二预设卫星数阈值；

26、如果所述可用卫星数不小于所述第二预设卫星数阈值，则执行所述从各所述格网点对应的可见卫星集合中依次剔除单颗卫星得到各所述格网点对应的所有可见卫星子集合的步骤；

27、如果所述可用卫星数小于所述第二预设卫星数阈值，则直接判定所述格网点对应的故障排除状态为故障排除不可用。

28、可选的，所述基于各所述可见卫星子集合对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障排除可用总数，包括：

29、依次将各所述可见卫星子集合对应的水平保护级与第二预设水平告警门限进行比较；

30、如果所述可见卫星子集合对应的水平保护级不小于所述第二预设水平告警门限，则判定所述可见卫星子集合对应的故障排除状态为故障排除不可用；

31、如果所述可见卫星子集合对应的水平保护级小于所述第二预设水平告警门限，则判定所述可见卫星子集合对应的故障排除状态为故障排除可用；

32、基于所述格网点对应的所有所述可见卫星子集合的故障排除状态确定所述格网点对应的故障排除状态；

33、统计所述格网点对应的所述故障排除状态为所述故障排除可用的格网点数量，得到相应的故障排除可用总数。

34、可选的，所述基于所述格网点对应的所有所述可见卫星子集合的故障排除状态确定所述格网点对应的故障排除状态，包括：

35、如果所述格网点对应的所有所述可见卫星子集合中存在故障排除状态为故障排除不可用的可见卫星子集合，则确定所述格网点对应的故障排除状态为故障排除不可用；

36、如果所述格网点对应的所有所述可见卫星子集合的故障排除状态均为故障排除可用，则确定所述格网点对应的故障排除状态为故障排除可用。

37、可选的，所述根据格网点总数、所有所述格网点对应的所述故障检测可用总数和所述故障排除可用总数确定出所述北斗三号导航系统在所述全球范围内对应的目标检测可用性和目标排除可用性，包括：

38、确定所有所述格网点对应的所述故障检测可用总数与格网点总数的比值，得到所述北斗三号导航系统在所述全球范围内对应的目标检测可用性；

39、确定所有所述格网点对应的所述故障排除可用总数与所述格网点总数的比值，得到所述北斗三号导航系统在所述全球范围内对应的目标排除可用性。

40、第二方面，本发明公开了一种北斗导航系统全球可用性评估装置，包括：

41、轨道参数确定模块，用于获取北斗三号导航系统的轨道数据，并解析出所述轨道数据中的轨道参数；

42、格网点确定模块，用于确定全球范围内的所有格网点，并根据所述轨道数据中的所述轨道参数、预先设置的评估时间范围计算各所述格网点对应的可见卫星信息、误差项估计及测量矩阵；

43、第一计算模块，用于根据各所述格网点对应的所述可见卫星信息、所述误差项估计以及所述测量矩阵计算与各所述格网点对应的水平保护级；

44、第一统计模块，用于基于各所述格网点对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障检测可用总数；

45、子集合构建模块，用于从各所述格网点对应的可见卫星集合中依次剔除单颗卫星得到各所述格网点对应的所有可见卫星子集合；

46、第二计算模块，用于确定各所述可见卫星子集合对应的水平保护级；

47、第二统计模块，用于基于各所述可见卫星子集合对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障排除可用总数；

48、可用性评估模块，用于根据格网点总数、所有所述格网点对应的所述故障检测可用总数和所述故障排除可用总数确定出所述北斗三号导航系统在所述全球范围内对应的目标检测可用性和目标排除可用性。

49、第三方面，本发明公开了一种电子设备，包括：

50、存储器，用于保存计算机程序；

51、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的北斗导航系统全球可用性评估方法的步骤。

52、第四方面，本发明公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的北斗导航系统全球可用性评估方法的步骤。

53、可见，本发明提供了一种北斗导航系统全球可用性评估方法，包括：获取北斗三号导航系统的轨道数据，并解析出所述轨道数据中的轨道参数；确定全球范围内的所有格网点，并根据所述轨道数据中的所述轨道参数、预先设置的评估时间范围计算各所述格网点对应的可见卫星信息、误差项估计及测量矩阵；根据各所述格网点对应的所述可见卫星信息、所述误差项估计以及所述测量矩阵计算与各所述格网点对应的水平保护级，并基于各所述格网点对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障检测可用总数；从各所述格网点对应的可见卫星集合中依次剔除单颗卫星得到各所述格网点对应的所有可见卫星子集合；确定各所述可见卫星子集合对应的水平保护级，并基于各所述可见卫星子集合对应的水平保护级统计所有所述格网点对应的故障排除可用总数；根据格网点总数、所有所述格网点对应的所述故障检测可用总数和所述故障排除可用总数确定出所述北斗三号导航系统在所述全球范围内对应的目标检测可用性和目标排除可用性。由此可见，本发明通过确定出所有格网点对应的水平保护级以及格网点的所有可见卫星子集合对应的水平保护级，然后基于确定出水平保护级统计出格网点对应的故障检测可用总数和故障排除可用总数，进而确定全球的故障检测可用性和故障排除可用性，从而实现了北斗导航系统的全球可用性的评估。