靶场GNSS性能评估与完好性监测

发布时间：2020-08-11 15:39

【摘要】：随着全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的发展及应用,GNSS逐渐成为靶场精度鉴定试验中不可或缺的一环,各种武器装备的测试、标校都需要GNSS提供高精度的位置和时间信息作为基准来进行比对,GNSS充当着“标准尺子”的作用。因此,可以说,GNSS数据的准确以及处理结果的可靠性、安全性已成为影响靶场试验结果的核心因素之一。但在靶场试验过程中,由于靶场内电磁环境复杂,周围存在大量的通信电台、雷达系统以及其他军用设备等发出的多种电磁信号,从而导致GNSS定位结果不可靠,甚至不能用,这严重影响到精度鉴定试验最终成果的可信度。因此,有必要对靶场中GNSS性能进行评估并对靶场中GNSS完好性进行监测,从而对靶场中GNSS是否可用给出指导或预警,对保证靶场中鉴定试验成果的可信性、安全性具有重要的应用价值。本文主要从四个方面展开研究:(1)针对由于靶场周围复杂环境造成的GNSS观测伪距误差大、观测数据不完整、数据质量不好等问题,本文对靶场中GNSS数据预处理方法以及数据质量进行了分析研究。从而保证靶场试验应用中GNSS数据的完整性、可靠性。(2)针对靶场试验过程中无法确定GNSS是否可用、可信等问题,本文对GNSS的定位性能进行了评估。根据可见卫星数以及GDOP值统计规律来对靶场中GNSS试验时间窗口给出指导;通过对GNSS在不同定位模式下的误差进行统计分析,给出了GNSS不可用时段;还分析了在特殊条件下如何有效应用GNSS的问题,为各种集成GNSS的武器设备在恶劣环境下充分发挥作战效能提供指导。(3)针对靶场周围信号环境复杂多变,GNSS易受干扰等问题。本文对靶场区域中GNSS信号性能进行分析研究。利用GNSS信号的功率谱密度以及等效载噪比的变化来实现靶场中干扰信号的有效检测;分析了接收机在正常信号与干扰信号共同存在时的信号捕获概率,并得出在接收机开始捕获阶段,欺骗信号只要高于正常信号3~5dB即可被接收机优先捕获,实现欺骗干扰,为导航战中如何对敌方有效实施干扰提供理论依据。(4)针对靶场试验任务中需要对GNSS在不可用时提出告警信息并给出故障原因的需求,本文对靶场中GNSS完好性监测进行研究。首先对传统RAIM算法进行详细推导及验证,然后分析了其在靶场应用中的不足,提出了适用于小故障偏差的多历元累积RAIM算法和适用于多星故障检测的无故障组合RAIM算法,并通过试验分别对相应算法进行了验证,结果表明新算法可以有效弥补传统RAIM的缺陷,从而保障靶场中有效应用GNSS。最后,对本文研究成果和应用价值进行总结,同时对未来的发展方向进行展望,总体来说,本文研究内容对保障靶场中有效应用GNSS有很重要的应用价值。
【学位授予单位】：战略支援部队信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN967.1
【图文】：

曲线,截止高度角,定位误差,曲线

战略支援部队信息工程大学硕士学位论文数据为靶场中两个基准站提供的双系统接收机数据，两个基6 年 5 月 2 日 2 时到 22 时共 20 个小时的数据。采样数据间然后对 GPS、BDS、BDS/GPS 进行伪距单点和差分定位误S 的 B1 和 GPS 的 L1 频点的单频伪距测量值。通过定位结果得出定位结果在东北天（ENU）方向上的偏差。

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然后对 GPS、BDS、BDS/GPS 进行伪距单点和差分定位误的 B1 和 GPS 的 L1 频点的单频伪距测量值。通过定位结果得出定位结果在东北天（ENU）方向上的偏差。图 4. 6 5 度截止高度角的定位误差曲线

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图 4. 8 差分定位误差曲线了在 5 度截止高度角时的定位误差，分析得到，GPS 定位的S 为 3.17m。两者定位精度相当。当三维定位误差阈值设置为 8~9 时、13~14 时定位误差超过限值，应及时给出告警信息、16~19 时定位误差超限，需要给出告警信息。GPS 和 BDS精度有一定提高，定位稳定性也比较好。了在 25 度截止高度角时的定位误差，分析得到，GPS 在 9 时误差过大，BDS 在 6~10 时，16~20 时定位误差过大，在靶BDS 和 GPS 联合定位在 17 时附近定位误差过大，给出告警知，GPS 差分定位的 RMS 为 0.79m，BDS 差分定位的 RM大部分时间差分误差都在 1m 以内，对于 GPS 和 BDS，两定位误差比较大，有些误差甚至超过 2m，已经超出了差分信息，并对其差分处理结果进行选择性应用。

【参考文献】