GNSS用户级完好性监测算法理论、性能评估及优化研究

发布时间：2020-05-16 23:08

【摘要】：全球定位导航系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)已经在军民各个领域中发挥着巨大的作用,高精度的定位性能已能够满足大部分用户的需求。但GNSS信号的固有脆弱性,使得其伪距和载波相位观测值易受卫星、地面控制、外界环境等因素影响而产生异常偏差,因此GNSS定位性能的可靠性,或者称完好性,已经成为民用航空等生命安全领域所关心的重要指标。本文主要研究探讨了用户级完好性监测的理论与方法,包括接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)与增强型接收机自主完好性监测(Advanced RAIM),并通过实测数据和仿真对算法有效性进行了评估验证。在此基础之上,分析了RAIM算法和ARAIM算法的部分缺陷,对其进行优化与改进。本文开展的主要工作和取得的成果如下:1、提出了一种结合载波相位平滑伪距算法的RAIM小故障探测新策略。针对传统RAIM算法难以探测小故障的缺点,在周跳只探测不修复的前提下,提出了一种结合载波相位平滑伪距算法的RAIM小故障探测新策略,解决了Hatch平滑初始阶段卫星故障时滤波失效的问题。同时,基于定位解的单位权中误差变化,采用选星迭代的方式剔除定位性能差的卫星,与RAIM算法共同进行故障探测与识别。2、采用一种完好性支持信息(Integrity Support Message,ISM)参数差异化假设策略,对北斗(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)系统ARAIM在亚太地区200英尺高度以下的垂直引导(Localizer Performance with Vertical guidance down to 200 feet service,LPV-200)性能进行了评估。针对BDS的异构特性,通过假设不同的ISM参数来对地面测站和亚太地区的ARAIM可用性和完好性进行评估。然后,比较GPS/BDS和GPS/GLONASS组合的ARAIM性能,以分析BDS在亚太地区的完好性、可用性性能及其星座贡献。最后,分析了BD-3新卫星的使用对BDS星座ARAIM性能的改善情况。3、分析了星座宽故障(Wide-Fault)模式对Multi-GNSS ARAIM用户性能造成的影响。针对双频多模GNSS组合后用户冗余观测资源极大增加,几何强度极大改善,双频组合消除电离层延迟等机遇,采用实测数据验证ARAIM从单星座到多星座组合后的性能改善趋势;然后介绍了星座宽故障威胁模式,并着重分析了当前Multi-GNSS ARAIM在世界范围内LPV-200仿真性能。4、研究了一种适用于ARAIM用户的选星方法,对Multi-GNSS ARAIM进行子集优化。针对Multi-GNSS组合时多元假设解分离(Multiple Hypothesis Solution Separation,MHSS)ARAIM测试子集过多、计算量过大的缺陷,提出一种适用于ARAIM用户的、基于ISM参数的选星方法,比较了该算法和常规快速选星方法应用于ARAIM的性能及效率,验证了所提方法的有效性。
【图文】：

导航四性的关系与层次结构

飞机进近过程
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P228.4

【参考文献】

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本文编号：2667491