机场GNSS监测接收系统完好性监测

发布时间：2019-07-22 12:33

【摘要】：卫星导航系统虽然以其优势在很多领域都有了比较广泛的应用,但目前尤其在航空飞行方面还没有得到普遍采用,主要原因是当前的卫星导航系统(如GPS系统)在精度、完好性、连续性及可用性四个方面还不能够满足飞机所有飞行阶段的需求。例如从精度方面看,在无SA的影响下,GPS单点定位精度只有15～25m,这种精度可以满足到从航路到非精密进近阶段的要求(220m),但不能用于精密进近。更重要的是,在完好性方面,GPS系统本身能进行一定程度的故障监测,但告警时间太长,通常需要几十分钟到几个小时。因此,必须借助一定的技术手段,对卫星导航系统的完好性进行监测。本文首先介绍了 GNSS完好性监测技术的现状及发展,综合分析了其在民用航空中的应用,结合民用航空对多模卫星导航系统完好性的需求,在石家庄正定国际机场开展了项目实施方案。整个监测接收系统采用四台监测接收机并行监测接收的处理模式来完成整个机场GNSS监测系统的构建。本人主要做后端的数据处理,独立完成了载波相位平滑、差分校正值计算、差分校正误差估计和信号质量监测四个算法模块的工作,并设计了信号质量监测显示界面,将信号质量监测算法与显示界面对接,能够实时显示监测信号是否异常。首先在机场复杂的电磁环境下进行选址,选择四个符合项目要求的位置放置四台监测接收机,采集机场上空的卫星导航数据。其次,地面子系统负责接收卫星导航系统的导航信号和导航数据,完成对星历数据、电离层传播时延、卫星伪距和精密时间等数据的收集;然后,根据载波平滑原理,消除码观测量中的接收机热噪声和多径误差;根据局域差分定位原理消除了星历、星钟、电离层延迟和对流层延迟误差;并实时估算误差分布的标准差和偏差,完成飞机保护门限的计算。最后,对接收到的观测量进行信号质量监测,对可能出现的故障建立三种模型,根据相关峰监测原理,通过相关峰波形判断故障类型,同时能够确保接收到的卫星信号功率满足系统要求。针对实测数据进行仿真验证,可使定位精度达到1m,对比民航用惯导、雷达等定位技术,极大的提高了定位精度,信号质量监测减小了故障发生的概率,提高民用航空进近的安全性和可靠性。
【图文】：

整个监测接收系统采用四台多波束监测接收机并行监测接收的处理模式，来完成逡逑整个机场ＧＮＳＳ监测系统的构建。机场ＧＮＳＳ监测接收系统主要包括“信号监测分系统”逡逑和“信息处理分系统”两大部分，整个系统体系结构图如图２．１所示。逡逑机场终端区ＰＢＮ导航和局域增强系统逡逑监测信息逦完好性信息逡逑信息处理分系统逡逑原始逦原始逦原始逦原始逡逑管测逦管测逦管测逦管测逡逑旦逦？＆旦逡逑里里逦里里逡逑监测接收机１逦监测接收机２逦监测接收机３逦监测接收机４逡逑信号监测分系统逡逑图２．１机场ＧＮＳＳ监测接收系统体系结构图逡逑２．１．１信号监测分系统逡逑信号监测分系统由四台多波束监测接收机构成。四台监测接收机分布在机场的不同逡逑位置，共同实现机场ＧＮＳＳ信号监测功能。四台监测接收机同时对空间导航信号进行观逡逑测，将观测信息通过以太网口汇总到信息处理分系统，完成信号监测分系统功能，，逡逑主要功能定义如下：逡逑（１）

整个监测接收系统采用四台多波束监测接收机并行监测接收的处理模式，来完成逡逑整个机场ＧＮＳＳ监测系统的构建。机场ＧＮＳＳ监测接收系统主要包括“信号监测分系统”逡逑和“信息处理分系统”两大部分，整个系统体系结构图如图２．１所示。逡逑机场终端区ＰＢＮ导航和局域增强系统逡逑监测信息逦完好性信息逡逑信息处理分系统逡逑原始逦原始逦原始逦原始逡逑管测逦管测逦管测逦管测逡逑旦逦？＆旦逡逑里里逦里里逡逑监测接收机１逦监测接收机２逦监测接收机３逦监测接收机４逡逑信号监测分系统逡逑图２．１机场ＧＮＳＳ监测接收系统体系结构图逡逑２．１．１信号监测分系统逡逑信号监测分系统由四台多波束监测接收机构成。四台监测接收机分布在机场的不同逡逑位置，共同实现机场ＧＮＳＳ信号监测功能。四台监测接收机同时对空间导航信号进行观逡逑测，将观测信息通过以太网口汇总到信息处理分系统，完成信号监测分系统功能，逡逑主要功能定义如下：逡逑（１）
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN967.1

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本文编号：2517626