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卫星导航监测关键技术研究与实现

张浩  
【摘要】:由于全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)能够为用户提供全天候、连续不间断的导航、定位和授时服务,GNSS在军事安全、国民经济以及日常生活中得到广泛应用。为了提高用户体验,各大卫星导航系统均在不断提升系统本身性能,完善系统服务能力。但是由于存在各种干扰因素、突发状态、设计上的缺陷以及系统自身的故障,这些情况对卫星导航系统的服务能力产生巨大的影响。在这样的大背景下,为了保证未来卫星导航应用的可靠性、安全性。必须建立一套功能完善的监测方法,在系统出现问题时能够及时可靠的进行预警,保证卫星导航系统的服务能力。导航监测技术按监测内容主要包括星座性能监测、空间信号质量监测、导航信息监测和导航服务性能监测等。按监测对象主要包括:接收机级监测、监测站级监测和系统级监测。本论文分析了导航监测技术的产生及其发展现状;阐述了导航监测技术的基本概念、监测目的、监测内容和监测方法;介绍了星座性能监测、空间信号质量监测、导航信息监测和导航服务性能监测等监测技术。本文分别对四个导航系统的星座可用性进行了研究,针对不同系统、不同星座部署方案进行了深入研究并得出相关结论;通过观测量粗差剔除和质量控制对导航观测量进行监测处理,粗差剔除防止问题数据进入系统,影响系统正常判断。质量控制保证数据质量,防止异常数据导致系统无法检测故障;用两种方法对导航电文的正确性进行监测,一种是阈值监测法,通过长时间实际观测,统计星历轨道参数的变化规律,拟制了相应参数阈值范围表。另一种是卫星坐标比对法,利用相邻两组卫星星历计算同一时刻卫星位置,通过比对两组卫星坐标确定导航电文的正确性;同时对系统级监测进行了深入研究,提出了利用少数服从多数的原则进行判别,排除了由于单接收机或者单监测站被故意干扰引起监测异常,对系统级监测进行了有益的探索;结合国内导航监测技术的研究成果,搭建了导航监测平台,对其应用进行了总结。本文所做的工作为后续导航监测技术更深入的研究打下了基础。


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