一种卫星时空基准性能综合分析方法、系统、设备和介质

本发明涉及性能评估，特别涉及一种卫星时空基准性能综合分析方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、卫星时空基准服务是利用卫星为地面、海洋、空中与空间用户进行导航、定位与授时的技术，具有全天时全天候提供服务、全球覆盖、定位精度高、快速高效、机动性强等特点，常用的卫星时空基准服务系统包括中国的北斗、美国的gps、俄罗斯的glonass、欧洲的伽利略等。当前，世界各国竞相发展卫星时空基准技术，对时空基准服务性能的评估具有较高的研究价值。

2、其中，刘瑞华,耿海潮,刘亮.北斗星基增强系统性能评估[j].空间科学学报,2023,43(4):736-746.中，针对北斗星基增强系统(bdsbas)为实验对象，采用轨道误差、卫星钟差、空间信号测距误差和bdsbas格网电离层有效点、播发时间和电离层延迟误差6个指标，评估bdsbas空间信号的性能。但是该方法分别计算出相应指标的性能，并没有计算整体bdsbas的性能，且仅针对于bdsbas开展研究，不具有普适性。

3、李作虎.卫星导航系统性能监测及评估方法研究[d].解放军信息工程大学,2012.中，针对gps和北斗系统的空间信号，提出了分段式空间信号用户测距误差评估模型和基于allan方差法的空间信号用户测速误差、用户测加速度误差评估模型，并利用广播星历和精密星历评估了gps和北斗系统的空间信号精度性能。

4、王迪,王茂磊,杨宇飞等.基于机器学习的卫星导航系统全球定位性能评估方法研究[j].全球定位系统,2023,48(05):83-91.和陈俊平,张益泽,于超,et al.北斗卫星导航系统精密定位报告算法与性能评估[j].测绘学报,2022(051-004).doi:10.11947/j.agcs.2022.20220024.中，均针对卫星导航系统的定位性能进行评估研究。但是以上性能评估方法均是针对卫星系统的某一性能或技术来开展研究，并没有对综合分析卫星时空基准性能。为了掌握卫星时空基准服务对社会活动的影响效果，急需一种针对卫星时空基准性能评估的准确有效的方法。

技术实现思路

1、为了解决如何对卫星时空基准性能进行准确有效地评估的技术问题，本发明提供了一种卫星时空基准性能综合分析方法、系统、设备和介质，该技术能够以卫星时空基准基础能力为依托，面向实际需求，综合历史数据得出卫星时空基准性能评估结果，提高了卫星时空基准性能评估的科学性和准确性。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、本发明提供了一种卫星时空基准性能综合分析方法，包括以下步骤：

4、步骤一：由时空基准服务精度、几何精度因子、信噪比、可见卫星数量、接收机可用时长、测速精度和授时精度七项目标数据组成卫星时空基准性能的综合分析指标，并预设综合分析指标的加权系数；

5、步骤二：通过单个接收机在所有时刻测得的时空基准服务精度、几何精度因子、可见卫星数量、测速精度和授时精度得到时空基准服务精度、几何精度因子、可见卫星数量、测速精度和授时精度的评分要求；所有接收机测得的信噪比平均值的三倍得到信噪比评分要求；所有接收机可用时长的平均值在时空基准服务总时长的占比，得到接收机可用时长评分要求；

6、步骤三：根据卫星时空基准业务仿真任务，获取地面设备接收机输出的与所述卫星时空基准业务仿真任务需求对应的综合分析指标中的目标数据；按照综合分析指标的评分要求，对目标数据进行评分，得到目标数据的综合分析指标得分；

7、步骤四：通过指标聚合模型，将目标数据的综合分析指标得分和目标数据对应的综合分析指标的加权系数作为输入，聚合形成卫星时空基准性能综合分析结果。

8、所述步骤一中，预设的综合分析指标的加权系数，包括：时空基准服务精度的加权系数pb1＝0.2、几何精度因子的加权系数pb2＝0.1、信噪比的加权系数pb3＝0.1、可见卫星数量的加权系数pb4＝0.1、接收机可用时长的加权系数pb5＝0.1、测速精度的加权系数pb6＝0.2和授时精度的加权系数pb7＝0.2。

9、所述步骤一中，

10、时空基准服务精度为每个接收机在所有时刻测得的时空基准精度数据；

11、几何精度因子为每个接收机在所有时刻测得的几何精度因子数据；

12、信噪比为每个接收机所有时刻测得的信噪比数据；

13、可见卫星数量为所有接收机在所有时刻测得的可见卫星数量；

14、接收机可用时长为所有接收机测得的可用总时长；

15、测速精度为每个接收机所有时刻测得的测速精度数据；

16、授时精度为每个接收机所有时刻测得的授时精度数据。

17、所述步骤二中，综合分析指标的评分要求为：

18、1)

19、其中，b1为时空基准服务精度得分；n为接收机的总数，i为接收机序号，b1i为第i个接收机在所有m个时刻测得的时空基准服务精度：

20、

21、其中，c1i为第i个接收机在所有m个时刻测得的时空基准精度的平均值，m为接收机的全部测量时刻的最大值：

22、

23、其中，j为接收机的测量时刻，c1ij为第i个接收机在第j个时刻测得的时空基准精度；

24、2)

25、其中，b2为几何精度因子得分；b2i为第i个接收机在所有m个时刻测得的几何精度因子：

26、

27、其中，c2i为第i个接收机在所有m个时刻测得的几何精度因子的平均值：

28、

29、其中，c2ij为第i个接收机在第j个时刻测得的几何精度因子；

30、3)b3＝g×3；

31、其中，b3为信噪比得分；g为所有接收机测得的信噪比平均值：

32、

33、其中，ri为第i个接收机测得的信噪比的平均值；

34、4)

35、其中，b4为可见卫星数量得分；b4i为第i个接收机在所有m个时刻测得的可见卫星数量：

36、

37、其中，c4i为第i个接收机在所有m个时刻测得的可见卫星数量的平均值：

38、

39、其中，c4ij为第i个接收机在第j个时刻测得的可见卫星数量；

40、5)

41、其中，b5为接收机可用时长得分；t时空基准服务总时长为时空基准服务总时长；c5为所有n个接收机可用时长的平均值：

42、

43、其中，c5i为第i个接收机的总可用时长；

44、6)

45、其中，b6为测速精度得分；b6i为第i个接收机在所有m个时刻测得的测速精度：

46、

47、其中，c6i为第i个接收机在所有m个时刻测得的测速精度的平均值：

48、

49、其中，c6ij为第i个接收机在第j个时刻测得的测速精度；

50、7)

51、其中，b7为授时精度得分；b7i为第i个接收机在所有m个时刻测得的授时精度；

52、

53、其中，c7i为第i个接收机在所有m个时刻测得的授时精度的平均值：

54、

55、其中，c7ij为第i个接收机在第j个时刻测得的授时精度。

56、所述步骤三中，获取地面设备接收机输出的与所述卫星时空基准业务仿真任务需求对应的综合分析指标中的目标数据为：

57、时空基准服务精度、几何精度因子、信噪比、可见卫星数量、接收机可用时长、测速精度和/或授时精度。

58、所述步骤四中，指标聚合模型为：

59、

60、其中，a为卫星时空基准性能综合分析结果；k为目标数据对应的卫星时空基准性能的综合分析指标的数量；bk为第k个目标数据对应的综合分析指标得分；pbk为目标数据对应的第k个综合分析指标的加权系数。

61、其中，所述指标聚合模型中，pbk包括：目标数据对应的第k个卫星时空基准服务精度的加权系数pb1＝0.2、几何精度因子的加权系数pb2＝0.1、信噪比的加权系数pb3＝0.1、可见卫星数量的加权系数pb4＝0.1、接收机可用时长的加权系数pb5＝0.1、测速精度的加权系数pb6＝0.2和/或授时精度的加权系数pb7＝0.2。

62、本发明还提供了一种卫星时空基准性能综合分析系统，包括：

63、设置模块，用于由时空基准服务精度、几何精度因子、信噪比、可见卫星数量、接收机可用时长、测速精度和授时精度七项目标数据组成卫星时空基准性能的综合分析指标，并预设综合分析指标的加权系数；

64、评分模块，用于通过单个接收机在所有时刻测得的时空基准服务精度、几何精度因子、可见卫星数量、测速精度和授时精度得到时空基准服务精度、几何精度因子、可见卫星数量、测速精度和授时精度的评分要求；所有接收机测得的信噪比平均值的三倍得到信噪比评分要求；所有接收机可用时长的平均值在时空基准服务总时长的占比，得到接收机可用时长评分要求；

65、处理模块，用于根据卫星时空基准业务仿真任务，获取地面设备接收机输出的与所述卫星时空基准业务仿真任务需求对应的综合分析指标中的目标数据；按照综合分析指标的评分要求，对目标数据进行评分，得到目标数据的综合分析指标得分；

66、聚合模块，用于通过指标聚合模型，将目标数据的综合分析指标得分和目标数据对应的综合分析指标的加权系数作为输入，聚合形成卫星时空基准性能综合分析结果。

67、本发明还提供了一种卫星时空基准性能综合分析设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种卫星时空基准性能综合分析方法的步骤。

68、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种卫星时空基准性能综合分析的方法的步骤。

69、有益效果：

70、1、本发明在收集目标数据的基础上，依据综合分析指标，对目标数据进行处理，聚合形成对卫星时空基准性能的定量评估。综合分析指标的得分的确定，以卫星时空基准基础能力为依托，面向实际需求，综合历史数据和专家调查得出。着眼于卫星导航、定位、授时服务的现实需求，根据卫星时空基准服务的规律特点，建立了卫星时空基准性能的综合分析指标，并预设综合分析指标的加权系数和评分要求，特色突出，针对性强。

71、2、本发明考虑了聚焦定位、测速、授时以及星座的可用性、覆盖性等因素，紧密结合能力需求，提出了时空精准服务精度、几何精度因子、信噪比、可见卫星数量、接收机可用时长、测速精度和授时精度7项目标数据组成卫星时空基准性能的综合分析指标，充分反映出卫星时空基准性能的影响因素，使得评估结果更加准确且符合实际需求。

72、3、本发明中预设综合分析指标的加权系数和评分要求，面向实际需求，较为准确地反映了卫星时空基准服务的真实水平，适用性强。