【摘要】：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雖然以其優(yōu)勢(shì)在很多領(lǐng)域都有了比較廣泛的應(yīng)用,但目前尤其在航空飛行方面還沒(méi)有得到普遍采用,主要原因是當(dāng)前的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(如GPS系統(tǒng))在精度、完好性、連續(xù)性及可用性四個(gè)方面還不能夠滿(mǎn)足飛機(jī)所有飛行階段的需求。例如從精度方面看,在無(wú)SA的影響下,GPS單點(diǎn)定位精度只有15～25m,這種精度可以滿(mǎn)足到從航路到非精密進(jìn)近階段的要求(220m),但不能用于精密進(jìn)近。更重要的是,在完好性方面,GPS系統(tǒng)本身能進(jìn)行一定程度的故障監(jiān)測(cè),但告警時(shí)間太長(zhǎng),通常需要幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)。因此,必須借助一定的技術(shù)手段,對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文首先介紹了 GNSS完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展,綜合分析了其在民用航空中的應(yīng)用,結(jié)合民用航空對(duì)多模衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完好性的需求,在石家莊正定國(guó)際機(jī)場(chǎng)開(kāi)展了項(xiàng)目實(shí)施方案。整個(gè)監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)采用四臺(tái)監(jiān)測(cè)接收機(jī)并行監(jiān)測(cè)接收的處理模式來(lái)完成整個(gè)機(jī)場(chǎng)GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建。本人主要做后端的數(shù)據(jù)處理,獨(dú)立完成了載波相位平滑、差分校正值計(jì)算、差分校正誤差估計(jì)和信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)四個(gè)算法模塊的工作,并設(shè)計(jì)了信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)顯示界面,將信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)算法與顯示界面對(duì)接,能夠?qū)崟r(shí)顯示監(jiān)測(cè)信號(hào)是否異常。首先在機(jī)場(chǎng)復(fù)雜的電磁環(huán)境下進(jìn)行選址,選擇四個(gè)符合項(xiàng)目要求的位置放置四臺(tái)監(jiān)測(cè)接收機(jī),采集機(jī)場(chǎng)上空的衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)。其次,地面子系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航信號(hào)和導(dǎo)航數(shù)據(jù),完成對(duì)星歷數(shù)據(jù)、電離層傳播時(shí)延、衛(wèi)星偽距和精密時(shí)間等數(shù)據(jù)的收集;然后,根據(jù)載波平滑原理,消除碼觀測(cè)量中的接收機(jī)熱噪聲和多徑誤差;根據(jù)局域差分定位原理消除了星歷、星鐘、電離層延遲和對(duì)流層延遲誤差;并實(shí)時(shí)估算誤差分布的標(biāo)準(zhǔn)差和偏差,完成飛機(jī)保護(hù)門(mén)限的計(jì)算。最后,對(duì)接收到的觀測(cè)量進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè),對(duì)可能出現(xiàn)的故障建立三種模型,根據(jù)相關(guān)峰監(jiān)測(cè)原理,通過(guò)相關(guān)峰波形判斷故障類(lèi)型,同時(shí)能夠確保接收到的衛(wèi)星信號(hào)功率滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。針對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證,可使定位精度達(dá)到1m,對(duì)比民航用慣導(dǎo)、雷達(dá)等定位技術(shù),極大的提高了定位精度,信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)減小了故障發(fā)生的概率,提高民用航空進(jìn)近的安全性和可靠性。
【圖文】：

整個(gè)監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)采用四臺(tái)多波束監(jiān)測(cè)接收機(jī)并行監(jiān)測(cè)接收的處理模式，來(lái)完成逡逑整個(gè)機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建。機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)主要包括“信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)”逡逑和“信息處理分系統(tǒng)”兩大部分，整個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖２．１所示。逡逑機(jī)場(chǎng)終端區(qū)ＰＢＮ導(dǎo)航和局域增強(qiáng)系統(tǒng)逡逑監(jiān)測(cè)信息邐完好性信息逡逑信息處理分系統(tǒng)逡逑原始邐原始邐原始邐原始逡逑管測(cè)邐管測(cè)邐管測(cè)邐管測(cè)逡逑旦邐？＆旦逡逑里里邐里里逡逑監(jiān)測(cè)接收機(jī)１邐監(jiān)測(cè)接收機(jī)２邐監(jiān)測(cè)接收機(jī)３邐監(jiān)測(cè)接收機(jī)４逡逑信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)逡逑圖２．１機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖逡逑２．１．１信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)逡逑信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)由四臺(tái)多波束監(jiān)測(cè)接收機(jī)構(gòu)成。四臺(tái)監(jiān)測(cè)接收機(jī)分布在機(jī)場(chǎng)的不同逡逑位置，共同實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ信號(hào)監(jiān)測(cè)功能。四臺(tái)監(jiān)測(cè)接收機(jī)同時(shí)對(duì)空間導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行觀逡逑測(cè)，將觀測(cè)信息通過(guò)以太網(wǎng)口匯總到信息處理分系統(tǒng)，完成信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)功能，，逡逑主要功能定義如下：逡逑（１）

整個(gè)監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)采用四臺(tái)多波束監(jiān)測(cè)接收機(jī)并行監(jiān)測(cè)接收的處理模式，來(lái)完成逡逑整個(gè)機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建。機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)主要包括“信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)”逡逑和“信息處理分系統(tǒng)”兩大部分，整個(gè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖２．１所示。逡逑機(jī)場(chǎng)終端區(qū)ＰＢＮ導(dǎo)航和局域增強(qiáng)系統(tǒng)逡逑監(jiān)測(cè)信息邐完好性信息逡逑信息處理分系統(tǒng)逡逑原始邐原始邐原始邐原始逡逑管測(cè)邐管測(cè)邐管測(cè)邐管測(cè)逡逑旦邐？＆旦逡逑里里邐里里逡逑監(jiān)測(cè)接收機(jī)１邐監(jiān)測(cè)接收機(jī)２邐監(jiān)測(cè)接收機(jī)３邐監(jiān)測(cè)接收機(jī)４逡逑信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)逡逑圖２．１機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ監(jiān)測(cè)接收系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖逡逑２．１．１信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)逡逑信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)由四臺(tái)多波束監(jiān)測(cè)接收機(jī)構(gòu)成。四臺(tái)監(jiān)測(cè)接收機(jī)分布在機(jī)場(chǎng)的不同逡逑位置，共同實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)ＧＮＳＳ信號(hào)監(jiān)測(cè)功能。四臺(tái)監(jiān)測(cè)接收機(jī)同時(shí)對(duì)空間導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行觀逡逑測(cè)，將觀測(cè)信息通過(guò)以太網(wǎng)口匯總到信息處理分系統(tǒng)，完成信號(hào)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)功能，逡逑主要功能定義如下：逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN967.1

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