广域增强系统守好性监测研究

简要介绍WAAS完好性监测和进行GPS信号质量监测的一种相关峰异常模型与相关峰检测技术。通过研究说明WAAS守好性监测对于安全可靠的使用GPS具有非常重要的意义。     

WAAS完好性监测结构设计

设计了与地面通信结构密切相关的WAAS完好性监测结构,在此基础上,依据WAAS原理,确定了WAAS的信号流程,为WAAS地面通信系统的设计奠定了良好的基础。     

卫星导航广域增强系统结构及特点

介绍了卫星导航广域增强系统(WAAS)产生的原因和发展现状,分析了美国广域增强系统采用的全新概念、系统结构以及主要关键技术等特点,包括星座增强、服务区栅格化监管、完好性监测与处理结构、完好性通道、兼容与互操作设计等.在此基础上,指出为了提高GPS民用应用,应该加快我国卫星导航增强系统与国际同类GPS广域增强系统开展国际合作,建立起统一、兼容的系统接口与服务标准,实现全球联网与全球覆盖,真正使这套系统的效能最大化.     

卫星导航系统性能要求的概念分析

主要讨论了卫星导航系统精度、完好性、连续性和可用性四方面性能要求的基本概念。详细推导了RAIM和WAAS完好性监测方法相应的用户完好性保护级的计算模型。给出了可用性、连续性顾及卫星状态概率的分析模型,并指出了它们之间的相互关系。     

停止使用GPSSA对民用航空和差分GPS的影响

从民用航空对导航系统的要求和GPS对民航可能带来的好处出发,说明民航要利用GPS作为辅助导航系统必须增强系统的完好性。作者讨论了增强GPS完好性的两种方法,即接收机自主完好性监视（RAIM）和GPS完好性通道（GIC）,说明在GPS取消SA之后明显地提高了RAIM和GIC的可用性,这两种方法综合使用的结果将使GPS有条件为中国民航采用。与此同时,文章还对WAAS和GAIM系统作了比较,指出在中国GAIM是最适合的选择。文章后面分别讨论了取消SA及GPS现代化对局域差分GPS和广域差分GPS系统的影响,说明随着GPS系统的进展,差分GPS也不能不跟着发生改变,因此为得到良好的投资效益,应着重发展投资少、见效快的项目。     

导航信号有害波形检测技术研究

基于多相关器的导航卫星发射信号有害波形检测是全球导航卫星系统完好性检测的重要内容。该文定义并分析了有害波形二阶模型对接收机码环的影响,研究了基于LAAS/WAAS的多相关器检测系统,从简化完好性通道,缩短检测时间的角度出发,提出了星上自主导航有害波形检测方案,仿真分析了检测能力与检测效率,在星上接收信号的信噪比比地基高20 dB时,相关峰检测标准差减小了0.3个码片以上。结果表明,该文技术可有效提高导航卫星系统的完好性。     

SBAS完好性评估方法研究

完好性是星基增强系统(SBAS)最重要的一项指标，根据 FAA 发布的《GPS 广域增强系统性能标准》及 NSTB 每季度公布的 WAAS 性能报告，星基增强系统主要通过危险性误导信息(HMI)事件发生次数及监测站最小安全指数作为完好性评估指标。但由于星基增强系统普遍存在保护级对定位误差的过包现象，仅通过最小安全指数难以准确衡量保护级对定位误差的整体包络情况。针对该现象，本文提出紧度的概念，这一指标可直观衡量服务时间内保护级对定位误差包络的匹配程度，在满足完好性情况下，紧度的取值范围将被限制在[0,1)内，便于进行观察。同时，本文利用 WAAS 实测数据分析证明，紧度与监测站最小安全指数及 HMI 事件次数结合能更加准确对完好性进行直观描述与评估。     

GPS完好性监测站站址选择的仿真计算

GPS完好性监测技术是一种加强GPS导航系统完好性的措施，其监测站站址的合理选择。对完好性检测系统的性能和实施都有着重要意义，本文通过将GPS系统合理简化，描述了一种监测站站址选择的仿真计算方法，通过这种方法可为在我国实施GPS完好性监测系统时，提供参考的监测站站址。     

基于GPS WAAS地面通信网的差错控制研究

GPS广域增强系统（WAAS）的地面站间通信系统是WAAS的重要组成部分，是实现WAAS的关键系统。文中在研究WAAS原理以及地面站通信特点的基础上，选择了相应的差错控制方案以确保重要数据传输的准确性．     

GNSS接收机自主完好性监测算法研究

随着GPS、GALILEO、GLONASS以及我国北斗导航定位系统的不断发展,基于多星座下的GNSS接收机自主完好性监测算法也已被国内外学者广泛研究.本文首先介绍了接收机自主完好性监测(RAIM)算法的原理,然后分别对单星座、多星座组合下的RAIM算法进行了研究和仿真,图形化和数据化的仿真结果充分证明了多星座组合下的完好性监测性能优于单星座下完好性监测性能.     

GNSS组合系统用户完好性监测保护门限算法研究

航空用户对卫星导航系统完好性指标的要求极高, 依据GNSS组合系统提升完好性水平的思想, 提出一种使用保护门限作为多星座组合系统航空用户完好性监测指标的算法。该算法将不同星座、不同完好性监测方式紧密结合, 使航空用户的完好性水平大幅提高。仿真结果表明, GPS/Galileo/北斗组合系统能够为全球范围内的低空飞行、极区导航提供安全保障, 证明了该算法的有效性与可行性。     

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。     

GPS自主完好性监测可用性预测系统的设计

GPS自主完好性监测可用性预测系统提前计算GPS卫星的RAIM可用性,可以为机场服务。该预测系统使用GPS卫星历书、NANU报、NOTAM报和机场信息对GPS卫星的RAIM可用性进行预测。该预测系统的预测结果准确,易于工程应用。     

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。     

WAAS技术现状与发展

卫星导航广域增强系统的主要目的是提高卫星导航系统定位精度、完好性和增强服务区域。系统特点是较局域差分、局域增强系统的差分定位精度相对较差,但也能大幅度提高卫星导航系统的定位精度,服务范围广、不受距离限制,可满足大部分用户的使用需求。典型的系统为美国的WAAS系统。WAAS系统共由3个主站(兼参考站)、25个参考站、1个上行注入站和1颗地球同步卫星组成,覆盖北美和墨西哥周边地区,目前已投入使用。     

GNSS卫星导航完好性监测工程中网络管理软件设计

文章简要介绍了网络管理标准的发展过程，总结了作者在GPS卫星导航完好性监测试验工程和管制中心系统等多个项目中的网管软件系统设计思想，具体阐述了在实现网络管理中监测状态所采取两种方法。     

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.     

GPS地基增强系统简介及其性能仿真验证

GPS地基增强系统主要用于增强卫星导航系统信息的完好性和提高导航精度,为飞机的精密进近和着陆导航提供服务。介绍了GPS地基增强系统组成结构、服务类型和主要服务信息种类,进而对信息完好性进行了简单说明。然后对GPS地基增强系统的误差源进行了简单描述,根据误差源模型建立地基增强系统的完好性数学模型。最后以A320飞机为飞行平台,通过仿真飞机在着陆过程中的水平保护级和垂直保护级,评估地基增强系统的性能。通过仿真分析,GPS地基增强系统能够满足CATⅢB类的精密进近和着陆导航要求。     

一种地基增强系统(GBAS)B值的分析与处理技术

地基增强系统中采用B值是多个接收机输出观测量偏差,是地面站系统进行完好性监测的重要参数之一,为系统进行基于接收机故障的完好性风险评估提供基础判断依据。在单系统的卫星导航着陆系统中,B值的处理采用了伪距修正残差的基本思想,但对于多系统卫星导航系统情况下,接收机的故障需要进行独立分析和综合判断,判断的门限也存在区别,因此,本文基于地基增强系统中B值的计算方法,针对GPS系统进行B值的计算分析,提出了一种适用于多系统的B值计算方法,为多系统地基增强系统的完好性监测处理方法进行了研究和分析。     

我国广域差分GPS参考站布站选址研究

我国广域差分GPS增强系统在服务区域能够为GPS用户提供差分修正值。广域差分参考站是系统的一个重要组成部分，它负责从GPS卫星获得距离测量。这些测量值用来计算差分修正数。因此，参考站站址及数量的选择决定了GPS增强系统的覆盖范围以及对用户的GPS增强效果，为了满足所需导航性能，本文分别从卫星完好性监测、UDRE、GIVE以及覆盖率几个方面分析了我国广域差分GPS参考站布站选址的限制条件，在最优化的条件选择参考站的间距，并且分析了实际条件下布站的原则．