本文關(guān)鍵詞： GNSS 完好性監(jiān)測 可靠性 系統(tǒng)時鐘偏差 接收機鐘差　出處：《中國科學(xué)院研究生院(國家授時中心)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文以“多場景下GNSS完好性監(jiān)測方法”為中心展開研究。以BeiDou衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性監(jiān)測技術(shù)為研究重點,基于理論推導(dǎo)和多樣化實驗為基礎(chǔ),全面剖析了不同場景下,如單系統(tǒng)、多系統(tǒng)、系統(tǒng)故障、遮擋環(huán)境、信息輔助等,用戶端完好性監(jiān)測方法和性能。為基于BeiDou系統(tǒng)用戶端完好性監(jiān)測技術(shù)提供理論和實踐分析依據(jù)。本文主體內(nèi)容和創(chuàng)新點主要分為“混合星座定位方法”、“GNSS接收機自主完好性監(jiān)測方法”、“GNSS用戶端信息輔助完好性監(jiān)測方法”三方面。(1)本文針對混合星座的組成特點,從誤差源入手,首先分析系統(tǒng)時間偏差(簡稱“時差“)作為混合星座主要誤差源之一的產(chǎn)生原理和估計方法。其次,根據(jù)時差的估計方法將混合星座的定位算法分為兩類:系統(tǒng)級和用戶級。詳細剖析兩類定位算法在不同場景下的定位特性。最后,基于系統(tǒng)時差監(jiān)測技術(shù),提出使用系統(tǒng)時差監(jiān)測數(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差信息,是傳統(tǒng)系統(tǒng)級定位算法的一種改進形式。試驗驗證了在多遮擋地區(qū),該算法在定位方面較傳統(tǒng)方法有優(yōu)勢。(2)本文首次對基于BeiDou/GPS聯(lián)合定位的接收機自主完好性監(jiān)測方法的性能進行了多場景、全面的評估。首先根據(jù)混合星座定位理論和完好性監(jiān)測的步驟,分別定義了GNSS定位域的完好性指標:完好性可用性、可靠性和可識別性。重點分析并評估了各指標的系統(tǒng)特性。其次基于質(zhì)量控制理論,建立了混合星座用戶自主完好性監(jiān)測(RAIM)性能評估策略。分別進行了多場景下BeiDou/GPS系統(tǒng)的RAIM性能測試。對BeiDou系統(tǒng)完好性監(jiān)測技術(shù)的實現(xiàn)提供了試驗依據(jù)。測試結(jié)果顯示:1)BeiDou星座可監(jiān)測到的最小偏差在5m左右;2)系統(tǒng)觀測量間存在強相關(guān)性;3)未檢測到的誤差對高程方向影響較大;4)混合星座增強系統(tǒng)可靠性,減少觀測量間的相關(guān)性,有助于故障識別。(3)提出兩種用戶端信息輔助完好性監(jiān)測方法,即系統(tǒng)時間偏差輔助用戶端完好性監(jiān)測(TOAIM)和接收機時鐘偏差(鐘差)輔助用戶端完好性監(jiān)測(CEAIM)。同時,本文通過定義兩個性能指標:故障檢測率和故障識別率,來評估TOAIM和CEAIM的性能。對于TOAIM,以系統(tǒng)時差監(jiān)測技術(shù)的穩(wěn)定性和準確度為基礎(chǔ),獲得當前時差的監(jiān)測值和預(yù)測值,通過兩個值的差值進行用戶端完好性監(jiān)測。該算法涉及的關(guān)鍵步驟包括時差預(yù)測方法、故障檢測方法、門限值的確定和故障識別方法。評估結(jié)果顯示:TOAIM主要用于混合星座(多系統(tǒng))中,此時1)故障越大,系統(tǒng)越可以檢測并成功識別出故障觀測量;2)環(huán)境遮擋增加,故障檢測率和故障識別率有可能改善;3)故障識別采用最大似然估計可以獲得較好的故障識別結(jié)果;4)誤差在150m以上時,故障的檢測率和故障識別率均可達到90%以上;5)衛(wèi)星的高度,對故障檢測率和故障識別率的影響很小。對于CEAIM,以鐘差的穩(wěn)定性和準確度為基礎(chǔ),獲得當前鐘差的估計值和預(yù)測值,通過兩個值的差值進行用戶端完好性監(jiān)測。重點討論了CEAIM的關(guān)鍵算法,包括不同鐘差預(yù)測模型的選取(二次多項式、Kalman濾波、AR(p))、故障檢測方法、門限值的確定和故障識別方法。評估結(jié)果顯示:CEAIM適用于單系統(tǒng)的完好性監(jiān)測,此時1)基于10個歷史數(shù)據(jù)的Kalman濾波器的鐘差預(yù)測更接近解算鐘差值;2)門限值的變化對算法的性能有影響,并且門限值隨截止角的升高而變化;3)對于單系統(tǒng)導(dǎo)航,最大似然估計法適用于開闊環(huán)境;子集比較法適用于遮擋環(huán)境。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(國家授時中心)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1

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本文編號：1474322