本文關(guān)鍵詞： GNSS 完好性監(jiān)測(cè) 可靠性 系統(tǒng)時(shí)鐘偏差 接收機(jī)鐘差　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(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：本文以“多場(chǎng)景下GNSS完好性監(jiān)測(cè)方法”為中心展開(kāi)研究。以BeiDou衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)為研究重點(diǎn),基于理論推導(dǎo)和多樣化實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),全面剖析了不同場(chǎng)景下,如單系統(tǒng)、多系統(tǒng)、系統(tǒng)故障、遮擋環(huán)境、信息輔助等,用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)方法和性能。為基于BeiDou系統(tǒng)用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)提供理論和實(shí)踐分析依據(jù)。本文主體內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)主要分為“混合星座定位方法”、“GNSS接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法”、“GNSS用戶(hù)端信息輔助完好性監(jiān)測(cè)方法”三方面。(1)本文針對(duì)混合星座的組成特點(diǎn),從誤差源入手,首先分析系統(tǒng)時(shí)間偏差(簡(jiǎn)稱(chēng)“時(shí)差“)作為混合星座主要誤差源之一的產(chǎn)生原理和估計(jì)方法。其次,根據(jù)時(shí)差的估計(jì)方法將混合星座的定位算法分為兩類(lèi):系統(tǒng)級(jí)和用戶(hù)級(jí)。詳細(xì)剖析兩類(lèi)定位算法在不同場(chǎng)景下的定位特性。最后,基于系統(tǒng)時(shí)差監(jiān)測(cè)技術(shù),提出使用系統(tǒng)時(shí)差監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輔助混合星座定位的定位算法。該算法有效地利用時(shí)差信息,是傳統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)定位算法的一種改進(jìn)形式。試驗(yàn)驗(yàn)證了在多遮擋地區(qū),該算法在定位方面較傳統(tǒng)方法有優(yōu)勢(shì)。(2)本文首次對(duì)基于BeiDou/GPS聯(lián)合定位的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)方法的性能進(jìn)行了多場(chǎng)景、全面的評(píng)估。首先根據(jù)混合星座定位理論和完好性監(jiān)測(cè)的步驟,分別定義了GNSS定位域的完好性指標(biāo):完好性可用性、可靠性和可識(shí)別性。重點(diǎn)分析并評(píng)估了各指標(biāo)的系統(tǒng)特性。其次基于質(zhì)量控制理論,建立了混合星座用戶(hù)自主完好性監(jiān)測(cè)(RAIM)性能評(píng)估策略。分別進(jìn)行了多場(chǎng)景下BeiDou/GPS系統(tǒng)的RAIM性能測(cè)試。對(duì)BeiDou系統(tǒng)完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了試驗(yàn)依據(jù)。測(cè)試結(jié)果顯示:1)BeiDou星座可監(jiān)測(cè)到的最小偏差在5m左右;2)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)量間存在強(qiáng)相關(guān)性;3)未檢測(cè)到的誤差對(duì)高程方向影響較大;4)混合星座增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,減少觀(guān)測(cè)量間的相關(guān)性,有助于故障識(shí)別。(3)提出兩種用戶(hù)端信息輔助完好性監(jiān)測(cè)方法,即系統(tǒng)時(shí)間偏差輔助用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)(TOAIM)和接收機(jī)時(shí)鐘偏差(鐘差)輔助用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)(CEAIM)。同時(shí),本文通過(guò)定義兩個(gè)性能指標(biāo):故障檢測(cè)率和故障識(shí)別率,來(lái)評(píng)估TOAIM和CEAIM的性能。對(duì)于TOAIM,以系統(tǒng)時(shí)差監(jiān)測(cè)技術(shù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度為基礎(chǔ),獲得當(dāng)前時(shí)差的監(jiān)測(cè)值和預(yù)測(cè)值,通過(guò)兩個(gè)值的差值進(jìn)行用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)。該算法涉及的關(guān)鍵步驟包括時(shí)差預(yù)測(cè)方法、故障檢測(cè)方法、門(mén)限值的確定和故障識(shí)別方法。評(píng)估結(jié)果顯示:TOAIM主要用于混合星座(多系統(tǒng))中,此時(shí)1)故障越大,系統(tǒng)越可以檢測(cè)并成功識(shí)別出故障觀(guān)測(cè)量;2)環(huán)境遮擋增加,故障檢測(cè)率和故障識(shí)別率有可能改善;3)故障識(shí)別采用最大似然估計(jì)可以獲得較好的故障識(shí)別結(jié)果;4)誤差在150m以上時(shí),故障的檢測(cè)率和故障識(shí)別率均可達(dá)到90%以上;5)衛(wèi)星的高度,對(duì)故障檢測(cè)率和故障識(shí)別率的影響很小。對(duì)于CEAIM,以鐘差的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度為基礎(chǔ),獲得當(dāng)前鐘差的估計(jì)值和預(yù)測(cè)值,通過(guò)兩個(gè)值的差值進(jìn)行用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)。重點(diǎn)討論了CEAIM的關(guān)鍵算法,包括不同鐘差預(yù)測(cè)模型的選取(二次多項(xiàng)式、Kalman濾波、AR(p))、故障檢測(cè)方法、門(mén)限值的確定和故障識(shí)別方法。評(píng)估結(jié)果顯示:CEAIM適用于單系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè),此時(shí)1)基于10個(gè)歷史數(shù)據(jù)的Kalman濾波器的鐘差預(yù)測(cè)更接近解算鐘差值;2)門(mén)限值的變化對(duì)算法的性能有影響,并且門(mén)限值隨截止角的升高而變化;3)對(duì)于單系統(tǒng)導(dǎo)航,最大似然估計(jì)法適用于開(kāi)闊環(huán)境;子集比較法適用于遮擋環(huán)境。
[Abstract]:......
【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(lèi)號(hào)】：TN967.1

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本文編號(hào)：1474322