GNSS接收机自主完好性监测技术研究

发布时间：2017-10-04 01:08

  本文关键词：GNSS接收机自主完好性监测技术研究

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【摘要】：近年来,随着全球卫星导航系统在世界范围各个不同领域的应用和发展,使得卫星定位导航技术的研究有了长足的进步,已经可以满足绝大部分用户的精度需求。但对于一些涉及生命安全的公共运输行业,特别是民用航空领域,卫星导航系统的完好性有着比精度更加重要的意义和研究价值。因此,本文针对用户在不同条件下对完好性的要求,对接收机自主完好性监测技术展开研究,主要研究内容如下:论文首先介绍了接收机自主完好性监测的研究背景和国内外发展现状,然后在观测模型的基础上推导和实现了基于最小二乘残差的RAIM算法和奇偶矢量RAIM算法,并对这两种算法的等效性进行了证明。其次,针对高精度用户需求,研究了基于奇偶矢量法的微小缓变故障检测问题,提出通过构造多历元累加统计检验量,结合残差信息与时域信息,对微小缓变故障进行检测,显著提高了检测效果,并将其与传统RAIM结合,使其克服对突变故障的不敏感性;接着研究了针对双星故障的RAIM算法,通过故障特征平面将两个故障矢量与奇偶矢量建立联系,对双星故障的识别性能有很大的改善。然后,论文研究了BDS/GPS/GLONASS组合导航系统需要解决的问题,并在此基础上,对可以兼容单故障和多故障的随机搜索RAIM算法进行了深入的研究,使用随机选星和门限优化的方法进行改进,在不严重影响计算量的条件下有效地提高了算法的对单多星故障的识别性能。最后,通过分析传统RAIM可用性算法的保守性原因,采用基于MHSS的可用性算法,直接计算满足风险要求的保护限值,采用动态分配完好性风险和连续性风险的方法来提高RAIM的可用性,并进一步推导了实时和分时的动态分配优化算法,仿真实验表明该改进算法的可用性明显提高。
【关键词】：GNSS RAIM 微小故障检测 双星故障 多故障识别 可用性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN967.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状综述14-16
• 1.3 本文研究内容和结构安排16-18
• 第二章 接收机自主完好性监测基本方法及实现18-33
• 2.1 完好性定义及其性能指标18-20
• 2.1.1 完好性基本概念18-19
• 2.1.2 系统级信息19
• 2.1.3 导航所需性能指标19-20
• 2.1.4 观测模型的选取20
• 2.2 RAIM算法原理及流程20-21
• 2.3 基于残差的快照RAIM算法21-29
• 2.3.1 最小二乘残差RAIM算法21-26
• 2.3.2 基于奇偶空间矢量的RAIM算法26-29
• 2.4 基于最小二乘残差与奇偶矢量的快照RAIM算法比较29-30
• 2.5 快照RAIM算法仿真和比较分析30-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 基于奇偶矢量思想的改进RAIM算法研究33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 传统故障识别算法存在的不足33-34
• 3.2.1 微小慢变故障检测方面的不足33
• 3.2.2 多星故障识别方面的不足33-34
• 3.3 基于奇偶矢量法的缓变故障RAIM算法34-39
• 3.3.1 算法核心思想34
• 3.3.2 改进的累加奇偶矢量RAIM算法34-37
• 3.3.3 算法仿真与分析37-39
• 3.4 基于奇偶矢量的双故障RAIM算法39-45
• 3.4.1 改进的奇偶矢量算法原理40-44
• 3.4.2 算法仿真与分析44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 基于多星座组合系统的RAIM算法研究46-61
• 4.1 引言46
• 4.2 多星座组合导航系统RAIM46-50
• 4.2.1 多星座系统的时间差异及统一46-47
• 4.2.2 多星座系统的空间差异及统一47-48
• 4.2.3 多星座系统组合方案48
• 4.2.4 单星座RAIM算法在多星座组合系统下的实现48-50
• 4.3 基于随机搜索的多故障检测与识别RAIM算法50-52
• 4.3.1 算法核心思想50
• 4.3.2 随机搜索算法原理50-52
• 4.4 改进的随机搜索RAIM算法研究52-57
• 4.4.1 随机搜索的随机选星算法53-54
• 4.4.2 随机搜索的故障识别算法54-56
• 4.4.3 算法改进前后的比较56-57
• 4.5 算法仿真结果与分析57-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 基于动态分配的RAIM可用性算法研究61-78
• 5.1 引言61
• 5.2 传统可用性判定方法研究61-62
• 5.3 基于MHSS的RAIM算法62-65
• 5.3.1 故障模型概述62-63
• 5.3.2 定位误差模型63-64
• 5.3.3 MHSS算法原理64-65
• 5.4 基于MHSS的RAIM可用性优化算法65-72
• 5.4.1 动态分配原理65-68
• 5.4.2 完好性和连续性风险的实时动态分配优化算法68-70
• 5.4.3 完好性和连续性风险的分时动态分配优化算法70-72
• 5.5 算法仿真比较与分析72-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 本文主要研究内容总结78-79
• 6.2 后续工作展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

【参考文献】

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本文编号：967744