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LAAS的地面站设计及其完善性的仿真研究

王玉明  
【摘要】: 把GPS作为一种主要的导航手段应用于飞机的精密进场与着陆,需要进一步提高系统的定位精度、连续性、完善性和可用性等性能,美国联邦航空管理局由此设计了GPS局域增强系统(Local Area Augmention System,LAAS)。 在飞机精密进场与着陆阶段所需的各种性能指标中,最难满足的是完善性方面的性能需求。完善性监测的主要目的是保证系统工作在正常状态,当导航系统发生任何故障或误差超过允许限值时,系统及时发出报警的能力,提高导航数据的可信度。 本文以飞机的精密进场和着陆为研究背景,深入分析和研究了LAAS地面站(LGF)的设计和完善性问题。 首先,分析了差分GPS的定位原理和定位误差,说明把GPS用于飞机精密进场的局限性,因此必须对GPS进行增强。 然后,介绍LAAS的组成,详细的研究设计了LGF。重点研究分析了多路径的抑制和甚高频数据广播(VDB)。参考站和用户之间非共同误差的最大误差是地面参考站天线的多路径误差,这种误差无法被差分修正值抵消。因此,多路径是LAAS的主要误差源。针对这种误差本文提出了采用动态基准站和双差的方法、利用多路径抑制天线的方法。而VDB必须完成将LAAS中的所有信息通过局域网(LAN)传输给VHF地空数据链计算机中心,再通过数据链发射机将各种差分信息、完善性监控信息和其它服务信息播发给进场和着陆的飞机。 最后,介绍了LAAS完善性监测的算法,分析了LAAS的各种误差源模型,推导出了垂直保护级(VPL)的计算公式,并设计了LAAS系统的完善性检测体系。采集了北京和上海地区24小时GPS卫星的数据,利用MATLAB仿真研究了这两个地区24小时内可见卫星无故障条件下和有一颗卫星故障条件下系统的完善性。


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