关于GBAS完好性统计量最佳门限值验证性研究

在地基增强系统(GBAS)的差分与完好性监测算法中,伪距差分是经常采用的一种测量差分模式,它在短基线情况下能够有效消除绝大部分空间相关测量误差和时间相关误差, 从而能够有效提高机载端定位精度。而在其完好性算法中,统计量门限值的选取是很重要的一个环节,门限值计算公式中虚警率对应的分位数 a 如何取值,直接决定着最终机载端差分定位结果的好坏。本文通过采集大量的 GBAS 差分卫星地面站完好性统计量数据进行分析,并以步长“2σ” 为间隔依次进行完好性统计量门限值的分析,最终通过比对伪距差分定位结果进一步验证门限值选取“6σ”的合理性。     

北斗卫星导航系统完好性参数研究

北斗卫星导航系统完好性参数包括用户差分距离误差(UDRE)、区域用户距离精度 (RURA)和格网点电离层垂直延迟改正数误差(GIVE)。本文研究了 UDRE、RURA 及 GIVE 的算法，分析仿真了 UDRE 和 RURA 一天中的变化，给出了格网点(IGP)97(40 °N，115°E) 一天内 GIVE 的变化曲线，验证了算法的可行性。仿真结果表明，UDRE、RURA 以及 GIVE 的算法均能够以 99.9%的置信度限定等效钟差改正数和格网点电离层延迟改正误差，为用户提供可靠的完好性监测。     

一种多基准接收机条件下的载波相位差分报文优化生成方法

实时动态相对定位(RTK)以其精度高的特点广泛适应于精密 RTK 测绘和高精度导航等领域。为了保证系统的完好性,基准站设置多台基准接收机,因此需要选取状态最优的基准接收机用于 RTK 定位的基准。在多基准接收机条件下,本文提出了完好性算法结合残差以及多基准优选的方法生成 RTK 报文,优选出状态最好的基准接收机,确保播发的报文数据质量高且卫星数多。该方法经过多次故障加注试验,验证了该方法能够优选出综合状态最佳的基准接收机作为基准,从而保证移动站的定位精度和定位成功率。     

星基增强系统(SBAS)用户端定位算法设计

星基增强系统作为 GNSS 的重要组成部分，通过提供广播星历差分改正与完好性增强信息，满足高精度高完好性用户使用需求。本文主要设计了一套完整的星基增强系统单双频用户端定位算法处理策略，根据自编程序，验证了算法的正确性。     

基于改进粒子滤波的GPS接收机自主完好性监测算法

针对基本粒子滤波重采样过程中粒子权值退化和多样性丧失的问题,将遗传算法引入基于神经网络的权值调整粒子滤波算法中,结合了遗传算法全局寻优的收敛性与神经网络局部寻优的快速性优点。将提出的算法与对数似然比方法结合用于GPS接收机自主完好性监测,通过建立一致性检验统计量实现对故障卫星的检测与隔离。通过采集实测数据进行验证,结果表明:该算法可以成功检测和隔离故障卫星,其性能优于基于基本粒子滤波的接收机自主完好性监测,验证了该算法应用于GPS接收机自主完好性监测的可行性和有效性。     

基于多样本累积的GPS接收机自主完好性监测方法

在卫星导航系统卫星数目减少时由于冗余信息的减少,RAIM算法性能会受到影响。针对此问题,本文提出了基于滑动累积的多样本2检验方法,通过引入惯导信息将多个时刻卫导观测信息外推到同一时间点上进行一致性检验以实现故障监测。该方法的实质,是以牺牲接收机自主完好性监测的实时性为代价,保障了观测信息的冗余性,从而实现了完好性监测。本文首先对GPS应用此算法的故障监测性能进行仿真对比分析,其次针对民航不同飞行阶段的应用情况进行了仿真验证。仿真结果表明:本算法提高了GPS定位完好性,为RAIM算法在航空中的应用提供了新的解决思路。     

基于载波相位的卫导接收机自主完好性监测方法

卫星导航载波相位观测量相比伪距观测量精度高,但其容易由于受到遮挡等因素出现载波失锁、跳变等情况。为保障基于卫星导航载波相位相对定位的准确性与完好性,必须对载波相位进行完好性监测。传统的方法在观测域对载波完好性进行监测,但受限于伪距观测质量的影响效果较差。本文提出定位域监测的方法对载波相位完好性进行监测,通过对载波相位残差观测量进行一致性检验达到对载波相位故障监测的目的。仿真结果表明：本算法能够有效监测载波相位异常,保证了相对定位的精度与完好性。     

基于卡尔曼滤波的RAIM方案研究

为了使卫星导航接收机自主完好性检测算法与卡尔曼滤波位置解算法结合起来,并且有效降低卫星导航接收机自主完好性检测的漏检率和误警率,进而为用户提供实时、准确、可靠的定位定时服务。对卡尔曼滤波位置解算法和卫星导航接收机自主完好性检测算法进行了研究,提出了能够对多个故障进行检测与识别的基于卡尔曼滤波的卫星导航接收机自主完好性检测方案,方案中引入了故障检测调整系数,有效地降低了漏检率和误警率。对方案进行了仿真分析,仿真结果表明方案是可行、有效。     

基于t检验的星基增强系统完好性数据核验

针对星基增强系统(SBAS)高完好性的服务需求,提出了一种SBAS广播参数用户差分伪距误差(UDRE)的完好性核验方法.利用监测站实测全球定位系统(GPS)和地球静止轨道(GEO)卫星信号,解析GPS电文和SBAS广播差分及完好性信息,对观测量修正误差得到实测UDRE,使用t检验成对二样本分析法验证给定置信区间内广播UDRE'与实测UDRE的符合性,从而完成伪距域完好性参数UDRE的核验.伪距域的核验避免了以往位置域核验计算量大、多卫星故障检测能力差的缺点,有更好的故障检测与隔离能力.采集日本多功能GPS卫星星基增强系统(MSAS)数据并对提出的t检验方法进行验证,结果表明,所建立的统计检测量能有效地反应被监测卫星广播UDRE参数的完好性,通过确定卫星99.9%置信度下的判决门限,对广播UDRE与实测UDRE判别,验证伪距误差的可信度.该结果验证了所提方法应用于UDRE核验的可行性,为SBAS完好性验证提供了技术支撑.     

北斗信号区域完好性监测方法设计与实现

随着北斗导航系统的广泛推广和应用,其系统完好性问题也逐渐走到我们的视野里, 如何保证北斗卫星的完好性则成为当前北斗系统亟待解决的问题。本文以卫星导航系统的完好性检测为背景,以北斗系统作为研究对象和平台,设计了针对北斗导航系统接收机的加权最小二乘的 RAIM 监测算法,并且通过已有的完好性检测设备采集数据进行算法验证,证明了该软件算法的准确性。     

一种LAMBDA整周模糊度解算正确性的评估算法

针对基于经典假设检验理论的模糊度正确性评估算法的缺陷，提出了一种依据概率指标的LAMBDA（Least Square Ambiguity Decorrelation Adjustment）整周模糊度解算的正确性评估算法。该算法能够有效解决实时动态差分定位中模糊度解算值的可信度问题，降低系统完好性风险。通过对跑车实验中GPS差分定位数据的直接处理及引入多径误差后处理，该评估算法可以在置信水平为99.5%的条件下实时有效地评估模糊度解算值的正确性。     

GNSS差分定位中的误差源分析

在卫星导航差分定位中，有多种误差因素影响定位精度。本文在介绍不同差分定位技术的基础上，分析了位置差分、伪距差分、载波相位差分三种差分方式的误差来源以及影响， 并阐述了从单站差分拓展到网络差分，在扩大差分服务区、提高精度和完好性方面的优势，以及需要研究的问题。     

多基站GPS差分定位在航标遥测遥控中应用

为了提高航标遥测遥控系统中GPS单频伪距定位精度,提出多基站GPS差分伪距定位方法。该方法以单基站定位为基础,先通过单基站伪距改正数消除对流层、电离层的影响,再根据基站与测量站之间的距离关系建立基于距离的线性内插模型,从而得到综合改正数。利用综合改正数修正测量站的数据,提高了定位精度。实验结果表明,此方法能够有效地减少基站与测量站之间距离带来的误差,大大提高了航标遥测遥控的定位精度。     

基于隐私同态数据融合的完整性验证协议

在无线传感器网络中的安全数据融合能够有效防止隐私泄露和数据篡改等问题,并实现高效的数据传输。由此提出一种基于隐私同态数据融合的完整性验证协议IV-PHDA。该协议采用同态加密保证数据隐私性;利用随机检测节点对节点聚合结果的完整性进行检测,以验证聚合节点是否忠实地传输每个数据分组。通过理论分析和仿真对比,对其算法的性能进行验证,结果表明,该协议能够在网络传输的过程中检测数据的完整性,并且实现较好的隐私保护和较高的数据精确度。     

地基增强系统验证飞行性能分析

地基增强系统(GBAS)在通过差分定位提高卫星导航精度的基础上，增加了一系列完好性监视算法，提高系统完好性、可用性和连续性的指标，使机场覆盖空域范围内的配置相应机载设备的飞机获得达到 I 类精密进近(CAT-I)甚至更高标准的精密进近和着陆引导服务。 GBAS 验证飞行的目的是确认 GBAS 地面设备的信号稳定性和可靠性，同时验证 GBAS 地面设备与飞机机载设备的交联能力。本文主要介绍了 GBAS 系统的系统组成和工作原理，重点介绍了验证飞行测试方法以及对天津滨海国际机场验证飞行实测数据分析等，为国产 GBAS 地面设备性能评估和后续 GBAS 投入应用提供了技术基础。     

声表面波室内定位系统与算法研究

鉴于声表面波技术的无源优势,搭建了由声表面波标签和阅读器构成的室内定位系统,在测量标签回波信号强度时,可有效减小多径效应的影响。设计了以三边定位为基础的定位算法,包括测距、选星、位置估计3个阶段,分析了3个定位圆之间位置关系可能出现的全部情况,并有针对性地进行自适应修正。仿真测试结果验证了定位算法的定位误差小于根心法和加权质心法。系统测试结果表明,定位系统可实现2 m×2 m的定位,平均定位误差为31.84 cm。室内定位系统和算法以较少的锚节点实现了较小的室内定位误差。     

基于北斗RDSS的GPS区域差分技术

本文提出了一种基于北斗RDSS的GPS区域差分技术的实现方案,该方案克服了差分GPS技术受到参考站和用户站之间距离的限制。本系统中基准型GPS接收机伪距修正数的计算、用户接收机导航解算所需的卫星星历数据、时间数据、伪距信息和伪距修正数的提取以及差分算法实现和接收机定位算法全部在DSP＋FPGA中实现。通过试验数据分析比较可见,采用基于北斗RDSS的GPS区域差分技术,对GPS导航定位精度有明显提高,该技术为未来实现高精度GPS导航定位有一定的参考价值。     

车载GPS/DR组合导航系统数据融合算法研究

本文介绍了车载ＧＰＳ／ＤＲ组合导航系统的设计,建立了表示车辆加速度及影响组合导航系统定位精度的主要误差的数学模型。针对迭代扩展组合卡尔曼滤波算法中,由于ＤＲ系统误差的引入导致滤波效果不好的问题,提出了一种新的组合导航系统的数据融合算法。对实际跑车数据的处理结果表明,该算法在提高组合导航系统的定位精度及可靠性和完整性方面是有效的。