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GPS完善性增强研究

陈金平  
【摘要】: 为了确保非常严格的飞行安全要求,要使GPS真正成为民用航空导航可用的唯一导 航系统,需要解决的关键问题是其完善性性能的增强。本文系统研究了用于增强GPS完 善性的接收机自主完善性监测(RAIM)、广域增强系统(WAAS)完善性监测和局域增强系统 (LAAS)完善性监测这三种技术,探讨解决了相应的系统设计、算法实现、卫星几何性能 保证、可用性等问题。 分析了目前广泛采用的卫星几何RAIM性能保证的计算方法,提出了ARP与噪声影响 结合的HPL计算方法,并得到其对于非精密进近有较好的完善性保证性能。对于RAIM的 可用性,就中国区域,给出不同GPS卫星数、气压高度表辅助、GEO卫星增强、有无SA 等不同情况下的分析,得到了一些有益的结论。针对广域增强系统RAIM多故障问题,提 出了基于漏检概率的放大方差的可用性分析方法,并给出模拟分析结果。 设计了一套综合的多层验证方法的GPS广域增强系统完善性监测体系,并详细设计 了UDRE和GIVE的验证算法,通过模拟分析得到了一些有益的结论。提出了方差传播的 用户定位域完善性确定方法,模拟分析得到:方差传播方法较误差限值传递方法能提高 可用性。就中国区域在3颗同步卫星增强的情况下,对GPS广域增强系统完善性监测的 可用性进行了模拟,结果表明难以满足可用性需求。 设计了GPS局域增强系统完善性监测处理的体系流程,推导了地面参考站和用户端 综合处理的完善性计算模型。分析了在伪距域进行多参考站故障排除方法,并设计了最 大B值排除规则,由分析得到:该排除规则排除所有站概率大大减小,能较好地保证连 续性。推导了一般的线性组合B值法与最小二乘残差矢量法表达参考站误差的等效性, 得到了利用最小二乘残差矢量进行多参考站故障检测和排除的方法。基于多元假设故障 容错处理技术,提出了在用户定位域进行LAAS多参考站故障检测和排除的多元假设故障 容错监测方法,通过分析得到,该方法能提高系统的可用性。


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