RAIM预测优化理论研究

发布时间：2017-09-24 10:23

  本文关键词：RAIM预测优化理论研究

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【摘要】：基于性能的导航(PBN)结合现代通信、导航和监视技术,能够充分发挥航空器性能,实现从起飞离场到进近着陆所有飞行阶段的精确飞行引导。相较于陆基导航台的传统飞行运行,PBN运行将全球导航卫星系统(GNSS)作为主用导航系统,并对其精度、完好性、连续性和可用性等导航性能提出了严格要求。接收机自主完好性监测(RAIM)是一种利用卫星冗余信息对当前完好性进行监测的技术,由于其无需外界干预,检测速度快,得以广泛地应用。然而,RAIM的监测结果可信度会受到可见卫星数目及其几何分布的影响,严重时会导致RAIM不可用,存在安全隐患。RAIM预测是根据飞行阶段对应的性能要求对当前可见卫星数目及几何分布情况进行分析,判断其是否适合进行完好性监测。FAA、 CAAC及ICAO等均发布了相关咨询通告,要求当GNSS用于民航飞行运行时,航空公司必须在飞机起飞前对RAIM可用性进行预测。 本文首先介绍了PBN运行和GNSS系统原理,阐述了GNSS应用于民航的优势和相关性能要求。其次结合国内外相关技术文献,系统分析了RAIM算法和RAIM预测算法,并在传统RAIM预测算法基础上提出了部分改进和优化。再次,给出了RAIM预测各个模块的算法推导,提出了基于WGS-84基准椭球体构建大椭圆航线模型,并根据飞行计划推测飞机的四维位置信息,结合Google Earth地形数据库,通过地形遍历提取高程数据,实现地形遮蔽角的计算,并将其作为可见卫星的判决依据之一。最后,在MATLAB软件中完成了RAIM预测算法整体实现,并对某机场NPA、PBN航路和RNP进近进行了RAIM预测仿真实验,对仿真结果进行了评估和分析,验证了优化算法的有效性。
【关键词】：全球导航卫星系统 基于性能的导航 接收机自主完好性监测 地形遮蔽角
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景以及意义11-14
• 1.1.1 研究背景11-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 国内外发展现状14-19
• 1.2.1 国外发展现状14-18
• 1.2.2 国内发展现状18-19
• 1.3 本文结构19-21
• 第二章 GNSS在PBN运行中的应用21-34
• 2.1 PBN简介21-23
• 2.1.1 RNAV基本概念21-22
• 2.1.2 RNP基本概念22-23
• 2.2 PBN运行优势23-24
• 2.3 GNSS在民航的应用优势24-25
• 2.4 GNSS应用于的民航的性能要求25-28
• 2.5 GPS系统简介28-34
• 2.5.1 GPS系统组成28-32
• 2.5.2 GPS伪距测量误差32-34
• 第三章 RAIM以及RAIM预测技术研究34-47
• 3.1 GPS完好性监测原理34-35
• 3.2 RAIM算法分析35-39
• 3.3 RAIM预测技术分析39-47
• 3.3.1 RAIM预测算法40-41
• 3.3.2 HPL方法41-43
• 3.3.3 加权HPL方法43-47
• 第四章 RAIM预测优化理论研究47-67
• 4.1. 飞机位置预测47-51
• 4.1.1 构建PBN航线模型47-49
• 4.1.2 大椭圆航线距离计算49-50
• 4.1.3 大椭圆航线内插点坐标计算50-51
• 4.2 卫星位置预测51-55
• 4.2.1 GPS时间与协调世界时的关系51-52
• 4.2.2 卫星位置计算52-55
• 4.3 卫星观测仰角和方位角的计算55-57
• 4.3.1 建立站心坐标系55-57
• 4.3.2 计算卫星观测仰角和方位角57
• 4.4 筛选可见卫星57-62
• 4.4.1 可见卫星判断标准57-58
• 4.4.2 地形遮蔽角计算58-62
• 4.5 构建权系数矩阵62-67
• 第五章 RAIM预测仿真分析67-74
• 5.1 机场NPA预测仿真分析67-68
• 5.2 航路预测仿真分析68-71
• 5.3 RNP AR APCH进近预测仿真71-74
• 结束语74-75
• 参考文献75-77
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 陈明强;张光明;;GBAS在终端区的应用[J];中国民航飞行学院学报;2011年06期

2 吕小平;;RAIM可用性预测系统研究[J];中国民用航空;2010年03期

3 杨洪海;张光明;;中国民航PBN发展战略及实施现状[J];中国民用航空;2010年12期

4 胡彦逢;曹可劲;李豹;朱银兵;;附加高程信息的RAIM算法研究[J];计算机仿真;2013年12期

5 季宇虹;王让会;;全球导航定位系统GNSS的技术与应用[J];全球定位系统;2010年05期

6 王尔申;张淑芳;胡青;;GNSS接收机自主完好性监测算法研究[J];通信技术;2010年01期

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本文编号：910881