卫星导航完备性监测的最新进展

自从美国于2000年取消GPS SA政策并开始实施GPS现代化,以及欧洲伽利略导航系统正式开始启动以来,在完备性监测技术方面出现了许多新的发展和动向,本文将对其作简要的介绍。GPS和伽利略的完备性监测新技术主要包括:卫星自主完备性监测(SAIM)、星载和星间完备性监测、伽利略完备性能力评估(GIPA)的概念、用户自主完备性监测(UAIM)等。     

基于IGS精密星历的完备性监测指标SISA研究

在卫星导航定位系统中,空间信号精度SISA是反映完备性参数的重要指标之一。从SISE与SISA的基本概念出发,描述了SISA的计算算法,根据卫星星钟的不同,选取了不同类型的GPS卫星,并利用IGS精密星历,预报精密星历进行了SISE和SISA的计算,结果表明:IGR星历计算的SISA指标满足系统要求,SISA主要受卫星钟差的精度影响,不同原子钟类型的卫星计算出来的SISA值变化不大。该成果对于卫星导航的完备性监测数据处理具有参考意义。     

GALILEO系统局域完备性监测设计与实现

根据GALILEO系统局域完备性概念和网络RTK的基本理论,建立导航系统局域网络完备性监测理论和算法。算法主要包括网络系统完备性算法和用户完备性算法,内容包括网络误差模型的建立、插值算法的选择、误差改正数完备性指标的计算、完备性指标的验证和用户保护水平的计算等。仿真结果表明,采用网络RTK技术和完备性监测算法,飞机的平面保护水平和垂直保护水平均小于完备性告警门限值,可以满足飞机Ⅱ类和Ⅲ类精密进近的完备性要求,为卫星导航系统在民航中的应用提供完备性理论基础。     

多系统多频率的EGNOS系统完备性模拟分析

推导了EGNOS系统不同频率情况下的完备性算法。针对GPS和GPS/Galileo组合导航的情况,模拟计算了EGNOS增强系统能为多频用户提供的完备性能。分析结果表明,EGNOS能够使GPS/Galileo系统的双频用户满足Cat-Ⅰ飞行阶段的完备性要求。     

不同系统的电离层完备性监测研究

针对电离层延迟在卫星导航定位过程中造成的影响及其本身的复杂性,同时考虑到完备性监测的重要性,该文利用河北省CORS网的实测数据进行电离层完备性监测。通过计算双差电离层延迟、电离层残差完备性监测(IRIM)指标、电离层残差内插不确定性(IRIU)指标来探讨GPS/BDS组合系统和单系统下电离层完备性监测的情况。结果表明,IRIM、IRIU值均在cm级精度,精度较高,说明测区上空的电离层情况稳定。而且GPS/BDS组合系统的监测效果要好于GPS、BDS单系统的监测效果,说明BDS的加入提高了电离层完备性的监测性能。     

BDS轨道完备性监测设计与实现

针对北斗卫星导航系统(BDS)完备性研究较少的现状,该文提出了一种导航星历中轨道观测数据的完备性监测新方法。采用轨道积分方法分析了北斗卫星的轨道残差均方根值;通过概率统计的方法,分别计算所有北斗卫星的轨道残差极限误差值(告警限差),剔除误差超限甚至粗差卫星,实现事后轨道完备性监测。另外通过比较分析剔除监测标记出的误差卫星之前和之后对测站精密单点定位的影响,验证完备性的风险性。最后通过实测数据对该算法进行了验证和分析。实验结果表明:该算法可以实现卫星轨道的监测示警,标记误差卫星,达到轨道完备性监测效果。     

GALILEO系统完备性指标SISMA的计算和分析

利用GALILEO全球监测网络和中国地壳运动监测网络分别对GALILEO系统完备性指标SISMA进行仿真计算。结果表明,全球完备性监测SISMA结果不稳定,随地理位置的变化较大,不能满足局部地区的生命安全服务要求;利用适当布设的局域监测网络进行的SISMA局域监测数值稳定,变化较小,结果明显优于全球SISMA监测结果,可以满足生命安全服务要求,可信度达到100%。在我国进行局域SISMA监测,是对全球完备性监测进行的有效和必要补充,提高系统的可用性和定位可信度。     

基于BDS观测网的卫星钟差完备性监测

卫星钟差质量直接影响到高精度用户的定位结果,因此需对钟差实时监测,即为卫星钟差完备性监测。它是导航系统完备性理论体系中重要的组成部分。本文基于BDS伪距观测值,利用多个BDS/GPS基准站计算卫星钟差并分析各卫星与不同基准站的观测值的残差,若某一卫星的观测值残差与其他卫星残差差异超过限值,应给出示警信息,实现BDS卫星钟差的完备性监测。基于上述理论,基于BDS网观测数据进行BDS卫星钟差完备性监测,并分析BDS卫星钟差的监测结果。该方法初步实现了BDS卫星钟差完备性监测,为后续BDS完备性监理论研究提供了一定的技术支持。     

GPS卫星预报精密星历的SIS完备性监测方法

根据IGS超快精密星历和广播星历之间的差异,提出了一种新算法,实现了用户端卫星(SIS)的完备性监测。数值分析表明,该方法能快速有效的检测出故障卫星,保证了系统的完备性性能。     

基于CORS网的卫星钟差完备性监测

卫星钟差质量直接影响到高精度用户的定位结果,因此需对钟差实时监测,即为卫星钟差完备性监测,它是导航系统完备性理论体系中重要的组成部分。本文基于完备性监测的理念,利用CORS网的GPS观测值,利用多个基准站计算卫星钟差,分析同一卫星多个站上观测值的残差,确定各卫星钟差的可用性,若某一卫星的观测值残差与其他卫星残差有显著差异,且超过限值,则认为该卫星钟差质量较差,应给出示警信息,实现卫星钟差的完备性监测。最后针对河北省CORS网的观测数据,实现了卫星钟差完备性监测。     

广域差分GPS系统完备监测

广域差分ＧＰＳ系统完备性监测技术是广域差分的关键和核心。本文全面介绍了完备性监测技术的定义,完备性监测系统的构成,以及各个部分的监测方法,包括监测站和用户站的监测技术,最后给出了完备性监测的一般步骤。     

卫星导航系统完备性指标SISA的计算和分析

根据GALILEO系统的完备性指标概念,采用基于轨道误差和卫星钟差协方差矩阵计算完备性指标的方法,利用GPS星历数据计算和分析了空间信号误差(SISE)和完备性指标(SISA)的变化和分布情况。结果表明,GPS卫星各分量中误差相差较大,对于不同的卫星应分别计算其完备性指标;不同GPS卫星的SISE随时间的变化幅度不同,呈明显的随机性;在中国区域内,SISA的变化具有一定的规律性,在低纬高经度地区SISA具有较小的数值,在同一高纬地区SISA的数值相近;针对GPS系统的SISA计算结果,GALILEO系统需大幅提高轨道和钟差预报精度才能满足生命安全服务要求。     

卫星导航系统完备性指标SISA的计算和分析

根据GALILEO系统的完备性指标概念,采用基于轨道误差和卫星钟差协方差矩阵计算完备性指标的方法,利用GPS星历数据计算和分析了空间信号误差(SISE)和完备性指标(SISA)的变化和分布情况.结果表明,GPS卫星各分量中误差相差较大,对于不同的卫星应分别计算其完备性指标;不同GPS卫星的SISE随时间的变化幅度不同,呈明显的随机性;在中国区域内,SISA的变化具有一定的规律性,在低纬高经度地区SISA具有较小的数值,在同一高纬地区SISA的数值相近;针对GPS系统的SISA计算结果,GALILEO系统需大幅提高轨道和钟差预报精度才能满足生命安全服务要求.     

基于星基导航完好性监测及其海上应用系统的探讨

由于卫星导航信号强度弱易被干扰,可以通过人为手段（如GPS的SA）播发欺骗信息,使海上船只的导航信号容易被干扰、蒙蔽和控制。通过对星基导航完好性监测方法的探讨,介绍了通过建立一个卫星导航系统信息源完好性监测数据库,并利用地球同步卫星,将监测结果实时地传输到监控中心,来建立一套可靠性高、实时性强的海上卫星导航信息源完好性监测系统,解决我国海上特殊用户星基导航可靠性保障的问题。     

广域差分GPS系统完备性监测

广域差分 GPS系统完备性监测技术是广域差分的关键和核心。本文全面介绍了完备性监测技术的定义 ,完备性监测系统的构成 ,以及各个部分的监测方法 ,包括监测站和用户站的监测技术 ,最后给出了完备性监测的一般步骤。     

SISA完备性监测与WUL可靠性算法

详述了Galileo完备性概念,分析了空间信号有效参数完备性监测系统和监测机理,给出Galileo系统中描述SISA预报形式和算法模型。基于空间信号完备性参数的算法,优化计算最坏用户位置方法,建立了算法模型,得出相应结论。算法和结论初步验证适用于全球,为进一步研究Galileo系统完备性算法和估计用户保护水平奠定基础。     

SISA完备性监测与WUL可靠性算法

详述了Galileo完备性概念,分析了空间信号有效参数完备性监测系统和监测机理,给出Galileo系统中描述SISA预报形式和算法模型.基于空间信号完备性参数的算法,优化计算最坏用户位置方法,建立了算法模型,得出相应结论.算法和结论初步验证适用于全球,为进一步研究Galileo系统完备性算法和估计用户保护水平奠定基础.     

GNSS参考站网络的电离层完备性监测研究

本文基于四川GPS综合服务网络(SIGN)的计算结果表明:IRIM指标可用于衡量参考站网络内的电离层完备性监测的总体情况,IRIU指标提供了完备性监测信息在参考站网络中更为详细的空间分布情况,上述指标应用于参考站网络数据处理中心进行实时电离层完备性监测,能有效保证参考站网络内流动端用户定位的时间空间可用性和可靠性。     

卫星导航信号质量监测系统及应用

卫星导航信号质量监测是卫星导航系统设计和运行过程中的重要环节。在介绍国外已建立并运行的卫星导航信号监测系统组成和任务的基础上,从导航信号结构组成入手,阐述了导航信号质量监测的主要内容、系统的设备组成、工作模式,并介绍了该系统在导航信号质量监测中的实际应用。     

基于IGS网络资源的完备性监测研究

本文从国际知名的高精度数据处理软件BERNESE软件入手,选择欧洲三个IGS跟踪站2002年1年的原始观测数据,应用IGS网络资源包括GPS精密星历,GPS精密钟差,地球自转参数文件,进行精密单点定位计算,讨论卫星轨道对完备性监测的影响,并将IGS跟踪站视为监测站和用户站,实现对IGS监测站和用户站的完备性监测。