星基增强系统互操作及其关键技术研究

发布时间：2017-04-27 23:12

  本文关键词：星基增强系统互操作及其关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：GNSS不断发展与完善,其在定位、导航与授时等领域发挥着越来越重要的作用,伴随着GNSS应用领域的不断拓展,某些高精度用户尤其是航空用户对GNSS提出了更高的完好性要求,因此星基增强系统(SBAS)应运而生。SBAS服务具有一定的区域性,如何实现SBAS系统间的互操作以达到全球SBAS系统服务的无缝连接引起了越来越多的关注。本论文以SBAS服务的区域性限制为出发点,以实现SBAS的互操作为研究重点,以实现全球SBAS之间的无缝链接为最终目的,基于当前SBAS总体架构及其技术特征的分析,从SBAS互操作的必要性出发,从SBAS的频率选择、SBAS互操作的内涵定义及实现方式、电文设计、测距码优选以及DFMC SBAS完好性等方面开展SBAS互操作及其关键技术研究,具体研究工作如下:(1)从SBAS产生背景出发,对现已投入使用的及在建试验的各个SBAS系统从系统结构及特性上进行了分析,并在此基础上对传统的SBAS定义进行了扩展分析,即SBAS由仅对GPS增强转向对GNSS增强,分析了当前SBAS系统的概念、系统组成及其相应的技术特性。(2)从SBAS服务的区域性限制性出发,基于SBAS对L1及L5频率的选择,对SBAS互操作的内涵及定义进行了研究。针对SBAS互操作的实现方式,对DFMC SBAS进行了系统概述,并对SBAS互操作要素之一,即信号进行了简要分析。(3)从RTCA标准出发,基于IWG建议的SBAS L5电文设计,研究分析了SABS互操作电文格式、信息内容、纠错编码方式等,提出了新的更为完整的SBAS互操作电文设计思想,为今后SBAS系统设计提供了参考。(4)从测距码性能分析出发,基于Weil码的生成,提出了一种用于SBAS互操作的测距码优选方法,并验证了优选方式的可行性。同时对优选出的Weil码与L5频段上现有测距码之间的相关性能进行了分析,进一步验证了优选码的良好性能,为SBAS互操作中各SBAS L5频段上信号设计中的测距码选择提供了参考。(5)针对DFMC SBAS系统特点,从信息的完好性和机载设备完好性监测两方面,分析研究了DFMC SBAS完好性的内涵。基于HDOP的分析,针对增强星座数目不同,对HPL计算模型进行了分析。综上所述,本文通过对SBAS互操作实现方式及其关键技术的研究,明确了SBAS互操作的内涵,依据RTCA标准对SBAS互操作电文进行了设计,为SBAS设计中的测距码优选提供了方法与参考,并初步分析了DFMC SBAS完好性,对于SBAS互操作的实现,尤其是BDSBAS的建设具有重要意义。
【关键词】：星基增强系统 星基增强系统互操作 双频多星座SBAS 电文设计 测距码优选 完好性
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（国家授时中心）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目录10-13
• 图表目录13-16
• 缩略语16-18
• 第一章 绪论18-30
• 1.1 研究背景及意义18-21
• 1.1.1 用户对GNSS高标准应用的需求18-19
• 1.1.2 研究背景及意义19-21
• 1.2 研究现状及发展趋势21-28
• 1.2.1 SBAS系统发展现状21-24
• 1.2.1.1 WAAS系统21-22
• 1.2.1.2 ENGOS系统22-23
• 1.2.1.3 MSAS系统23-24
• 1.2.1.4 GAGAN系统24
• 1.2.2 SBAS互操作现状24-26
• 1.2.3 导航电文现状26-27
• 1.2.4 测距码设计与优选现状27
• 1.2.5 完好性分析现状27-28
• 1.3 论文研究内容及章节安排28-30
• 第二章 星基增强系统研究30-46
• 2.1 星基增强系统背景概述30-31
• 2.2 现行SBAS系统特性31-40
• 2.2.1 WAAS系统31-36
• 2.2.1.1 WAAS系统的配置32-33
• 2.2.1.2 WAAS信号规范33-34
• 2.2.1.3 WAAS电文格式34-36
• 2.2.2 EGNOS系统36-37
• 2.2.3 MSAS系统37-39
• 2.2.4 GAGAN系统39-40
• 2.3 未来SBAS系统40-43
• 2.3.1 SDCM系统40-41
• 2.3.2 BDSBAS系统41-42
• 2.3.3 K-SBAS系统42-43
• 2.4 星基增强系统扩展定义43-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第三章 星基增强系统互操作46-58
• 3.1 SBAS互操作需求分析46-47
• 3.2 SBAS的双频选择47-51
• 3.2.1 GNSS对L5的选择48-50
• 3.2.2 SBAS对L5 的选择50-51
• 3.3 SBAS互操作的内涵与定义分析51-52
• 3.4 SBAS互操作实现方式及要素52-55
• 3.4.1 DFMC SBAS系统概述52-55
• 3.4.2 SBAS互操作要素55
• 3.5 本章小结55-58
• 第四章 SBAS互操作电文设计58-72
• 4.1 单频SBASL1电文分析58-60
• 4.2 SBASL5电文分析60-65
• 4.2.1 电文格式60-61
• 4.2.2 电文信息内容61-64
• 4.2.3 SBAS互操作电文分析64-65
• 4.3 电文纠错编码分析65-70
• 4.3.1 SBAS纠错编码分析65-66
• 4.3.2 QC-LDPC编码66-68
• 4.3.3 编码性能评估68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 第五章 SBAS互操作测距码优选分析72-108
• 5.1 测距码分析72-77
• 5.1.1 码序列线性相关性73-76
• 5.1.1.1 码序列的线性自相关73-75
• 5.1.1.2 码序列线性互相关75-76
• 5.1.2 多普勒频移影响下的码相关性76-77
• 5.2 测距码优选方法与流程77-94
• 5.2.1 基于MFL的测距码初选80-81
• 5.2.2 基于r(?fd)方差的测距码选择81-83
• 5.2.3 基于奇偶相关函数的测距码选择83-87
• 5.2.3.1 基于自相关性能的选择分析85-86
• 5.2.3.2 基于互相关性能的选择分析86-87
• 5.2.4 测距码性能分析87-94
• 5.2.4.1 基于相关峰的性能分析88-92
• 5.2.4.2 基于Welch界的码性能分析92-94
• 5.3 L5频段测距码分析94-107
• 5.3.1 GPSL5测距码分析95-98
• 5.3.2 Galileo E5a测距码分析98-101
• 5.3.3 L5 频段测距码分析101-107
• 5.3.3.1 优选Weil码与GPS L5 测距码互相关性分析103-105
• 5.3.3.2 优选码与Galileo E5a测距码互相关性分析105-107
• 5.4 本章小结107-108
• 第六章 DFMC SBAS系统完好性相关研究108-118
• 6.1 完好性及其增强108-110
• 6.1.1 接收机自主完好性监测算法RAIM109-110
• 6.1.2 完好性通道监测算法110
• 6.2 DFMC SBAS完好性分析110-111
• 6.3 DFMC SBAS完好性相关参数研究111-117
• 6.3.1 HDOP值计算112-113
• 6.3.2 不同星座条件下HPL计算模型113-117
• 6.3.2.1 增强单一星座时的HPL计算模型113-115
• 6.3.2.2 增强多星座时的HPL计算模型115-117
• 6.4 本章小结117-118
• 第七章 总结与展望118-122
• 7.1 论文研究总结118-120
• 7.2 下一步工作展望120-122
• 参考文献122-128
• 作者简历及在学期间发表学术论文与研究成果128-

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本文编号：331630