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多系统卫星导航兼容接收机关键技术研究

吴清波  
【摘要】:随着GPS、GALILEO、GLONASS、北斗等各大卫星导航系统的迅猛发展与完善,导航卫星数目将大大增加,多系统兼容应用是卫星导航技术发展的重要趋势,可有效提高定位精度、完好性、可用性等性能,研制多系统兼容接收机具有重要意义。 多系统兼容接收机的研制必须解决多项关键技术。本文提取了其中的多系统时空基准的统一、多系统选星、多系统完好性等技术进行研究,研究内容主要包括以下四个方面: (1)对不同时间系统进行了概述,重点分析了四大卫星导航系统所用的系统时间,给出了不同系统间时间的转换关系。研究多系统时间基准转换,为多系统兼容接收机进行时间基准统一的算法设计打下理论基础。 (2)详细分析了不同的坐标形式及坐标基准的相互转换,针对不同坐标基准转换中存在的转换精度问题,进行了深入研究。最后根据一个算例具体分析BJ-54与WGS-84的转换过程和转换精度分布。通过推导得到坐标转换精度的公式,得出三维坐标转换误差与公共点的测量精度及其分布的关系:转换精度与公共点的测量精度、公共点的位置分布、待转换点的位置等因素相关。 (3)研究了多系统快速选星问题。在分析传统基于DOP值选星方法的基础上,结合多系统卫星导航兼容接收机开发的工程实际,确定了一种实现简单的基于仰角和方位角的多系统快速选星算法。 (4)对多系统兼容接收机的自主完好性监测(RAIM)问题进行了研究,重点是研究和分析多系统兼容应用中的RAIM可用性。在分析“快照”RAIM方法原理的基础上,深入分析RAIM存在的可用性问题,并以GPS+BD2星座为例对多系统RAIM可用性进行了仿真。结果表明,多系统星座条件可提高RAIM的可用性。 本文研究成果可为多系统兼容接收机的研制提供理论参考。


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