本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)互操作算法研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院(國(guó)家授時(shí)中心)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：全球衛(wèi)星導(dǎo)航格局正在發(fā)生變革,從單一GPS系統(tǒng)發(fā)展為多GNSS并存;兼容互操作成為各國(guó)維護(hù)核心利益的主要手段,世界各主要衛(wèi)星導(dǎo)航國(guó)家和地區(qū)均利用各種國(guó)際場(chǎng)合,通過兼容與互操作維護(hù)各自核心權(quán)益;互操作是當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研究的核心內(nèi)容之一,已成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)和發(fā)展方向,世界各主要國(guó)家對(duì)此均高度重視;消除或減輕各系統(tǒng)之間差異化因素帶來(lái)的影響是互操作技術(shù)的核心內(nèi)容。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn),為我國(guó)北斗互操作技術(shù)研究提出了更高的要求。一方面以中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室牽頭的一系列互操作相關(guān)項(xiàng)目為技術(shù)研究基礎(chǔ),另一方面以聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)互操作子工作組的技術(shù)研討為方向指導(dǎo)基礎(chǔ),在這兩個(gè)基礎(chǔ)條件下,本論文主要通過分析系統(tǒng)間差異性及其對(duì)定位結(jié)果和用戶的影響,將這些差異化因素區(qū)分為結(jié)構(gòu)差異、載體差異和信息差異,以設(shè)計(jì)合理、可行的方法減少這些差異化因素對(duì)服務(wù)性能負(fù)面影響、擴(kuò)大其正面影響為目的展開了討論。具體圍繞梳理GNSS系統(tǒng)間差異化及影響、GNSS系統(tǒng)時(shí)間互操作、GNSS系統(tǒng)坐標(biāo)互操作、GNSS互操作系統(tǒng)星座和GNSS互操作算法這五個(gè)方面展開分析和論述。一是梳理了GNSS系統(tǒng)間的差異化因素及分類,討論并明確了這些差異性對(duì)PVT解算過程的影響機(jī)理,結(jié)合北斗系統(tǒng)針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航用戶開展的GNSS互操作需求調(diào)研,進(jìn)一步理清了GNSS互操作的主要研究?jī)?nèi)容。二是針對(duì)GNSS系統(tǒng)時(shí)間互操作展開了討論,系統(tǒng)時(shí)間偏差的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)是GNSS時(shí)間互操作主要任務(wù)之一。在闡述GNSS系統(tǒng)時(shí)間偏差產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了互操作對(duì)時(shí)間統(tǒng)一的需求以及GNSS系統(tǒng)時(shí)間互操作的可行性;緊接著,分別討論了用戶級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的系統(tǒng)時(shí)間偏差處理方法;為了解決系統(tǒng)時(shí)間偏差的預(yù)報(bào)問題,分析了系統(tǒng)時(shí)差數(shù)據(jù)的品質(zhì)與特征,發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)時(shí)差數(shù)據(jù)的冪律分布特性;重點(diǎn)討論了通過多項(xiàng)式模型、灰色模型和分形擬合模型進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)差預(yù)報(bào)的原理,并通過數(shù)值試驗(yàn)對(duì)常用的時(shí)差預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了比較分析。三是討論了GNSS系統(tǒng)坐標(biāo)互操作。由于各系統(tǒng)坐標(biāo)系在地表差異不大,不少學(xué)者認(rèn)為系統(tǒng)坐標(biāo)無(wú)需相互轉(zhuǎn)換;我們以不同GNSS坐標(biāo)系下衛(wèi)星坐標(biāo)的差異為抓手,分析并論證了GNSS系統(tǒng)坐標(biāo)互操作的必要性。由于普通用戶難以獲取官方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù),我們?cè)O(shè)計(jì)了一種利用“國(guó)際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估服務(wù)”產(chǎn)品進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解的方法,并通過仿真計(jì)算驗(yàn)證了該方法的有效性。四是對(duì)GNSS互操作系統(tǒng)為用戶帶來(lái)的星座互補(bǔ)性及其效果進(jìn)行了量化分析。以GDOP為切入點(diǎn),結(jié)合GNSS信號(hào)干擾引起的測(cè)距精度變化,對(duì)GDOP改善情況的量化展開論述,發(fā)現(xiàn)了GDOP平均值與可視衛(wèi)星數(shù)量之間的特殊函數(shù)關(guān)系;并依此為依據(jù)借助幾何模型探討了GDOP與星座衛(wèi)星數(shù)量間的關(guān)系,并證明了“GDOP飽和值”的不存在性。五是討論并仿真了GNSS互操作的定位及完好性算法。分析并區(qū)分了松組合與緊組合這兩種定位算法,我們認(rèn)為松組合定位算法是一種多模定位算法,而緊組合定位算法則是互操作定位算法;在此前提下,討論了這兩種定位算法的數(shù)學(xué)模型,并分析了其對(duì)PVT服務(wù)性能的改善;以傳統(tǒng)的RAIM算法為依據(jù),討論了一種基于最小二乘殘差的GNSS互操作系統(tǒng)衛(wèi)星故障檢測(cè)和識(shí)別算法;梳理了GNSS互操作的算法流程并依此開展了仿真計(jì)算。本文的幾個(gè)主要結(jié)論如下:(1)灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果表明用戶對(duì)互操作參數(shù)關(guān)注度較高;(2)系統(tǒng)時(shí)差數(shù)據(jù)特性分析表明系統(tǒng)時(shí)差滿足冪律分布,具有自相似性;(3)通過計(jì)算衛(wèi)星在不同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)差異可知,GNSS坐標(biāo)互操作是必要的;(4)仿真結(jié)果表明GDOP平均值的平方與可視衛(wèi)星數(shù)量之間存在線性關(guān)系;(5)將互操作后的GNSS系統(tǒng)星座與兼容性分析相結(jié)合,驗(yàn)證了GDOP飽和值的不存在性。
[Abstract]:In order to solve the problem of GNSS time deviation , the paper discusses the difference between GNSS system and its influence on the interaction of GNSS . In this paper , we consider that the combined positioning algorithm is a multi - mode positioning algorithm , and the tight combined positioning algorithm is an inter - operation positioning algorithm , and the simulation calculation is carried out based on the traditional RAIM algorithm . The results show that the system time difference satisfies the power law distribution and has self - similarity ;

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(國(guó)家授時(shí)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN967.1
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本文編號(hào)：1395890