支持II/III类精密进近的区域增强系统完好性监测方法研究

卫星导航区域增强系统的覆盖范围大于局域增强系统，完好性优于广域增强系统，对于机场分布密集区域的飞机精密进近有非常重要的作用。目前制约其达到II/III类精密进近（CAT II/III）完好性性能指标的主要原因是现有故障监测算法不能对空间快变故障、慢增长故障和双故障进行有效的监测。本课题基于地质统计学中的时间-空间域克里格（Kriging）算法，将区域增强系统和广域增强系统的电离层信息相结合，对空间快变故障电离层异常进行监测。对于可用保护级估计其引起定位误差的双故障，通过设计兼容双故障的保护级算法对其进行监测；对于其它类型双故障，在顾及相关性的前提下设计故障检测和排除方法。引入变点检测理论中的累计和（CUSUM）控制图算法并对其改进，监测慢增长故障。通过本课题的研究，将使得区域增强系统达到CAT II/III完好性要求，为卫星导航在民用航空精密进近中的应用方案制定提供科学的理论依据。

卫星导航区域增强系统的覆盖范围大于局域增强系统，完好性优于广域增强系统，对于机场分布密集区域的飞机精密进近有非常重要的作用。目前制约其达到II/III类精密进近（CAT II/III）完好性性能指标的主要原因是现有故障监测算法不能对空间快变故障、慢增长误差（SGE）故障和双故障进行有效的监测。针对空间快变故障监测问题，本课题提出了一种基于泛Kriging算法的的电离层异常检测方法。首先分析、优化了现有Hatch滤波，仿真结果表明优化Hatch滤波的性能优于传统Hatch滤波但仍无法抑制较大梯度电离层异常的影响；然后提出利用泛Kriging算法对RAS格网电离层延迟进行估计，并结合系统为电离层异常分配的完好性风险值得到该估计值的阈值，以此检测是否有电离层异常发生；最后通过仿真实验表明，在监测站个数满足要求的前提下，该方法可以有效地检测电离层异常带来的风险。针对双故障监测问题，提出了一种双卫星星历故障的完好性风险检测方法。首先基于单卫星星历故障保护级算法，提出了双卫星星历故障的保护级算法，同时给出了其关键参数——漏检概率系数和星历去相关参数的计算方法；然后考虑空地距离和星历故障大小的影响，分析了双卫星星历故障非保护级完好性风险；最后基于RAS结构，用单点静止和下降飞行两种场景仿真验证了所提方法的有效性。针对慢增长误差（SGE）故障问题，引入变点检测理论中的累计和（CUSUM）控制图算法并对其改进，监测SGE故障。通过本课题的研究，将使得区域增强系统达到CAT II/III完好性要求，为卫星导航在民用航空精密进近中的应用方案制定提供科学的理论依据。