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GPS/BDS卫星导航空间信号性能评估方法研究

王世明  
【摘要】:自从上个世纪90年代GPS(Global Position System)正式投入使用以来,卫星导航定位技术及其应用一直以前所未有的速度飞快发展,而在各大导航系统竞相发展的今天,系统的综合性能逐渐成为各卫星导航系统在市场中竞争的关键因素。文中针对GPS/北斗的空间信号精度和完好性性能评估方法进行了研究,然后运用几何法对完好性中的最坏用户位置做了研究,根据实际数据对中地球轨道卫星(Medium Earth Orbit,MEO)单星的性能和导航星座的性能做了分析,在此基础上研究了星座系统性能评估模型。具体的研究工作如下:首先介绍了GPS和北斗的精度、完好性的评估指标和卫星位置的计算方法,利用IGS提供的精密星历和本地接收机实际接收的导航星历数据分别对GPS和北斗的空间信号精度和完好性进行了评估。根据分段式评估模型和Allan方差对GPS和北斗的空间信号精度进行建模分析。并对GPS空间信号用户测距误差的完好性进行了仿真验证。然后采用几何法对最坏用户位置进行了分析,最坏用户位置是完好性计算中的重要参数。根据坐标旋转法对传统的几何法进行了改进,并使用本地接收机获取的GPS导航电文和IGS数据中心提供的精密星历进行了仿真分析,验证了算法的精度。基于可用性、可靠性、综合能力性能评估模型,结合马尔可夫过程建立了MEO的单星和星座性能评估模型,采用实际数据对模型进行了仿真分析。最后根据上述空间信号精度和完好性的计算模型,利用matlab设计了GPS/北斗空间信号性能评估软件。文中基于实际数据,对GPS和北斗的精度、完好性和单星、星座的性能进行了评估,验证了所研究的评估模型的有效性。文中的研究结果对卫星导航性能评估的相关研究具有一定的借鉴意义。


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