本发明涉及卫星导航，尤其涉及一种天地基联合观测下的卫星完好性监测方法及装置。
背景技术：
1、2020年7月，北斗全球卫星导航系统(bds-3)宣布正式运行，具备了向全球用户提供基本导航服务的能力，实现了可靠的工程应用，但在完好性监测方面仍受地面站布局、星间通信容量等限制，较难实现所有信息的实时监测与回传。
2、低轨卫星具有运动速度快、与北斗卫星的相对距离变化量快等特点，且不受地缘、政治等因素的局限，具有安全自主可控性，将其作为导航卫星的高精度天基监测站，已成为近年来国内外航天领域研究热点，其优势体现在：1)弥补星地星间监测网局限，通过引入搭载星载监测接收机的低轨飞行器作为移动监测站，结合低轨星间高速通信优势，可有效弥补星地观测网的不足，有效增加跟踪监测弧段，支撑现有效标识系统服务状态的完好性信息快速回传；2)提升完好性参数的可用性，利用星间链路和低轨卫星的数据传输能力，可各类观测数据实时传输至地面主控站，实现对各类完好性参数的实时解算，大可幅降低完好性标识参数显示“未监测”的比例。因此，综合利用星地、星间、星载观测数据，构建天地基一体化的完好性监测体系，实现各类完好性相关参数的实时监测，对于提升系统级完好性监测具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种天地基联合观测下的卫星完好性监测方法及装置，用于解决星地星间监测网的局限性及海量低轨星载观测数据的冗余性问题，实现在轨卫星全弧段的完好性监测。
2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，所述方法包括：
3、s1，获取星地观测链路数据、星间观测链路数据和星载观测链路数据；
4、s2，对所述星地观测链路数据、星间观测链路数据和星载观测链路数据进行处理，得到天地基一体化监测网；
5、所述天地基一体化监测网包括星间监测网、星载观测网和星地监测网；
6、s3，利用所述天地基一体化监测网，对目标卫星进行处理，得到卫星完好性监测结果；
7、所述卫星完好性监测结果包括第一卫星完好性监测结果和第二卫星完好性监测结果。
8、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述利用所述天地基一体化监测网，对目标卫星进行处理，得到卫星完好性监测结果，包括：
9、s31，根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对所述星载观测网进行处理，得到最小星载观测单元；
10、s32，根据星地和星载观测网对目标卫星的观测情况，构建星地星载观测网联合的定轨解算观测单元；
11、s33，利用所述定轨解算观测单元，对目标卫星轨道进行解算，得到第一卫星完好性监测结果；
12、s34，根据最小星载观测单元和定轨解算观测单元的监测结果，对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果。
13、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对所述星载观测网进行处理，得到最小星载观测单元，包括：
14、s311，根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对卫星绕地球飞行的所有区域进行格网化处理，得到网格区域；
15、s312，利用星载监测接收机对所述网格区域进行覆盖性动态分析，得到动态分析结果；
16、s313，对所述动态分析结果进行处理，得到最小星载观测单元。
17、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述根据所述最小星载观测单元，构建星地星载观测网联合的定轨解算观测单元，包括：
18、s321，利用低轨卫星星载监测接收机和地面监测接收机，对目标卫星的空间观测角进行处理，得到星载观测链路数和星地观测链路数；
19、s322，对所述星载观测链路数和所述星地观测链路数进行处理，得到卫星精度衰减因子；
20、s323，对所述卫星精度衰减因子进行处理，得到星地星载观测网联合的定轨解算观测单元。
21、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述根据目标卫星和所述星地监测网的位置关系，对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
22、s341，当目标卫星位于星地观测网可视区域时，利用星地观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果；
23、s342，当目标卫星位于星地观测网不可视区域时，利用星间监测网数据和星载观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果。
24、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述当目标卫星位于星地观测网可视区域时，利用星地观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
25、s3411，获取目标卫星广播星历和地面站点坐标；
26、s3412，对所述目标卫星广播星历和和所述地面站点坐标进行处理，得到目标卫星至地心距离ros、地面站至地心距离rog和目标卫星至地面站距离rgs；
27、s3413，对所述目标卫星至地心距离ros、所述地面站至地心距离rog和所述目标卫星至地面站距离rgs进行处理，得到星地观测仰角α；
28、所述星地观测仰角α的表达式为：
29、
30、s3414，当所述星地观测仰角α满足αmin≤α≤αmax时，目标卫星位于星地观测网可视区域，αmin为星地观测仰角α的最小值，αmax为星地观测仰角α的最大值；
31、s3415，获取目标卫星的信号域信息和目标卫星的信息域信息；
32、s3416，对所述目标卫星的信号域信息和所述目标卫星的信息域信息进行处理，得到多源融合的信号域信息和多源融合的信息域信息；
33、s3417，对所述多源融合的信号域信息和所述多源融合的信息域信息进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果。
34、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述当目标卫星位于星地观测网不可视区域时，利用星间监测网数据和星载观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
35、s3421，对星间监测网数据进行处理，得到目标卫星自主定轨结果残差和目标卫星与其他导航卫星间的星间测距残差；
36、s3422，对所述目标卫星自主定轨结果残差、所述目标卫星与其他导航卫星间的星间测距残差和最小星载观测单元回传的n重卫星基本导航电文中完好性相关信息进行处理，得到第二卫星完好性监测结果。
37、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述星间监测网包括目标卫星与其他导航卫星间链路和低轨星间链路；
38、所述目标卫星与其他导航卫星间链路，用于产生在规划时隙内的星间伪距相位观测数据，并进行星上自主导航电文的交互；
39、所述低轨星间链路用于实现星载伪距相位观测数据及导航电文的互传；
40、所述星载观测网包括低轨卫星，用于实现对导航卫星的星载伪距相位观测及导航电文的接收，并通过低轨星载通信链路，将接收信息回传至地面主控站；
41、所述星地监测网包括主控站、注入站和监测站；
42、所述主控站用于完成各类回传的观测数据实时接收与融合处理，并完成导航电文的生成与注入；
43、所述注入站用于接收并注入主控站生成的导航电文，进行星地、星间、星载伪距相位观测数据及导航电文的接收，并将所述星地、星间、星载伪距相位观测数据及导航电文回传至所述主控站；
44、所述监测站用于进行星地、星间和星载伪距相位观测数据及导航电文的接收，并将所述星地、星间和星载伪距相位观测数据及导航电文回传至主控站。
45、本发明实施例第二方面公开了一种天地基联合观测下的卫星完好性监测装置，所述装置包括：
46、数据获取模块，用于获取星地观测链路数据、星间观测链路数据和星载观测链路数据；
47、天地基一体化监测网构建模块，用于对所述星地观测链路数据、星间观测链路数据和星载观测链路数据进行处理，得到天地基一体化监测网；
48、所述天地基一体化监测网包括星间监测网、星载观测网和星地监测网；
49、卫星完好性监测模块，用于利用所述天地基一体化监测网，对目标卫星进行处理，得到卫星完好性监测结果；
50、所述卫星完好性监测结果包括第一卫星完好性监测结果和第二卫星完好性监测结果。
51、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述利用所述天地基一体化监测网，对目标卫星进行处理，得到卫星完好性监测结果，包括：
52、s31，根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对所述星载观测网进行处理，得到最小星载观测单元；
53、s32，根据星地和星载观测网对目标卫星的观测情况，构建星地星载观测网联合的定轨解算观测单元；
54、s33，利用所述定轨解算观测单元，对目标卫星轨道进行解算，得到第一卫星完好性监测结果；
55、s34，根据最小星载观测单元和定轨解算观测单元的监测结果，对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果。
56、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对所述星载观测网进行处理，得到最小星载观测单元，包括：
57、s311，根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对卫星绕地球飞行的所有区域进行格网化处理，得到网格区域；
58、s312，利用星载监测接收机对所述网格区域进行覆盖性动态分析，得到动态分析结果；
59、s313，对所述动态分析结果进行处理，得到最小星载观测单元。
60、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述根据所述最小星载观测单元，构建星地星载观测网联合的定轨解算观测单元，包括：
61、s321，利用低轨卫星星载监测接收机和地面监测接收机，对目标卫星的空间观测角进行处理，得到星载观测链路数和星地观测链路数；
62、s322，对所述星载观测链路数和所述星地观测链路数进行处理，得到卫星精度衰减因子；
63、s323，对所述卫星精度衰减因子进行处理，得到星地星载观测网联合的定轨解算观测单元。
64、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述根据目标卫星和所述星地监测网的位置关系，对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
65、s341，当目标卫星位于星地观测网可视区域时，利用星地观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果；
66、s342，当目标卫星位于星地观测网不可视区域时，利用星间监测网数据和星载观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果。
67、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述当目标卫星位于星地观测网可视区域时，利用星地观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
68、s3411，获取目标卫星广播星历和地面站点坐标；
69、s3412，对所述目标卫星广播星历和和所述地面站点坐标进行处理，得到目标卫星至地心距离ros、地面站至地心距离rog和目标卫星至地面站距离rgs；
70、s3413，对所述目标卫星至地心距离ros、所述地面站至地心距离rog和所述目标卫星至地面站距离rgs进行处理，得到星地观测仰角α；
71、所述星地观测仰角α的表达式为：
72、
73、s3414，当所述星地观测仰角α满足αmin≤α≤αmax时，目标卫星位于星地观测网可视区域，αmin为星地观测仰角α的最小值，αmax为星地观测仰角α的最大值；
74、s3415，获取目标卫星的信号域信息和目标卫星的信息域信息；
75、s3416，对所述目标卫星的信号域信息和所述目标卫星的信息域信息进行处理，得到多源融合的信号域信息和多源融合的信息域信息；
76、s3417，对所述多源融合的信号域信息和所述多源融合的信息域信息进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果。
77、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述当目标卫星位于星地观测网不可视区域时，利用星间监测网数据和星载观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
78、s3421，对星间监测网数据进行处理，得到目标卫星自主定轨结果残差和目标卫星与其他导航卫星间的星间测距残差；
79、s3422，对所述目标卫星自主定轨结果残差、所述目标卫星与其他导航卫星间的星间测距残差和最小星载观测单元回传的n重卫星基本导航电文中完好性相关信息进行处理，得到第二卫星完好性监测结果。
80、作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述星间监测网包括目标卫星与其他导航卫星间链路和低轨星间链路；
81、所述目标卫星与其他导航卫星间链路，用于产生在规划时隙内的星间伪距相位观测数据，并进行星上自主导航电文的交互；
82、所述低轨星间链路用于实现星载伪距相位观测数据及导航电文的互传；
83、所述星载观测网包括低轨卫星，用于实现对导航卫星的星载伪距相位观测及导航电文的接收，并通过低轨星载通信链路，将接收信息回传至地面主控站；
84、所述星地监测网包括主控站、注入站和监测站；
85、所述主控站用于完成各类回传的观测数据实时接收与融合处理，并完成导航电文的生成与注入；
86、所述注入站用于接收并注入主控站生成的导航电文，进行星地、星间、星载伪距相位观测数据及导航电文的接收，并将所述星地、星间、星载伪距相位观测数据及导航电文回传至所述主控站；
87、所述监测站用于进行星地、星间和星载伪距相位观测数据及导航电文的接收，并将所述星地、星间和星载伪距相位观测数据及导航电文回传至主控站。
88、本发明第三方面公开了另一种天地基联合观测下的卫星完好性监测装置，所述装置包括：
89、存储有可执行程序代码的存储器；
90、与所述存储器耦合的处理器；
91、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法中的部分或全部步骤。
92、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
93、本发明丰富了卫星完好性监测方法，综合运用星地、星载、星间观测数据，实现了在轨卫星的全弧段实时监测，能够弥补现有星地星间监测网局限，有效提升完好性参数的可用性。
94、本发明方法通过地面监测接收机、低轨星载监测接收机观测数据的优选，有效剔除观测几何条件较差的观测链路数据，降低卫星定轨解算过程中的法方程维度，进而提高卫星定轨解算效率。
1.一种天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述利用所述天地基一体化监测网，对目标卫星进行处理，得到卫星完好性监测结果，包括：
3.根据权利要求2所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述根据目标卫星轨位和低轨星座部署情况，对所述星载观测网进行处理，得到最小星载观测单元，包括：
4.根据权利要求2所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述根据所述最小星载观测单元，构建星地星载观测网联合的定轨解算观测单元，包括：
5.根据权利要求2所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述根据目标卫星和所述星地监测网的位置关系，对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
6.根据权利要求5所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述当目标卫星位于星地观测网可视区域时，利用星地观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
7.根据权利要求5所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述当目标卫星位于星地观测网不可视区域时，利用星间监测网数据和星载观测网数据对目标卫星进行完好性判定，得到第二卫星完好性监测结果，包括：
8.根据权利要求1所述的天地基联合观测下的卫星完好性监测方法，其特征在于，所述星间监测网包括目标卫星与其他导航卫星间链路和低轨星间链路；
9.一种天地基联合观测下的卫星完好性监测装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种天地基联合观测下的卫星完好性监测装置，其特征在于，所述装置包括：
