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导航典型应用场景的建模及效能评估方法研究

刘婕  
【摘要】:北斗卫星导航系统是我国正在自主建设中的全球卫星导航系统。北斗卫星导航用户终端的导航效能除了受系统自身性能影响之外,在很大程度上还跟用户终端所处的应用场景相关。目前对北斗卫星导航典型应用场景建模方法的研究较少,针对用户终端的有效的导航效能评估手段更是缺乏,为了能更好的推广我们的北斗卫星导航系统,更有效的发挥北斗卫星导航系统的功能,本文展开了导航典型应用场景的建模方法研究及场景的效能评估方法研究。本文的主要内容有以下几个方面:(1)本文分析了北斗卫星导航系统在实际应用中可能存在的典型挑战性环境以及现有用户终端应用场景建模方法的不足,提出了一种以典型空间环境、典型地面环境、导航终端构建三者为构建要素的导航典型应用场景建模方法。典型空间环境中,包含了对流层延迟计算模型和电离层延迟计算模型的构建方法。本文讨论的典型地面环境主要体现为山地环境,故从地形模型、遮挡模型以及多路径效应模型三个方面对典型地面环境进行了构建。导航终端构建主要考虑的是载体的运动状态、运动轨迹、导航终端的配置参数以及终端使用的定位解算方法。(2)在本文提出的场景建模方法基础上,本文又提出了针对典型应用场景的效能评估方法。本文从用户的角度出发,列出了用户在使用卫星导航系统服务时关心的两个问题:应用场景中的地面可见性和定位精度,然后提出对二者进行评估的指标,即可见卫星数目和精度因子,同时还提出了在山地环境中搜索可见卫星的算法。效能评估主要是辅助用户判断其在典型应用场景中能否使用定位服务及若能定位其定位结果是否可信。(3)用本文提出的导航典型应用场景建模方法构建了一个典型的山地应用场景。具体是将本文部分模型与北斗卫星导航系统仿真软件中相应模型进行替换并借助仿真软件生成观测数据,对应用场景中设置的静态、动态导航终端进行可见卫星数目统计、定位解算、定位误差计算和精度因子计算。最后用本文的效能评估方法对该应用场景中用户终端的导航效能进行了分析。最终的试验结果表明,本文构建的应用场景可以反映用户终端在实际山地场景中可能会遇到的情况。因此,本文提出的导航典型应用场景构建方法能较好的反映实际场景,针对应用场景提出的效能评估方法也具有实用价值。


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