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。     

GALILEO系统在中国区域内的完好性分析

完善的完好性是伽利略卫星导航系统(Galileo)的重要特征之一,主要分析了Galileo系统在中国地区的完好性性能。简要介绍了Galileo系统,在此基础上利用仿真数据,分别从不同高度截止角、不同伪距误差和不同测站点等三个方面对Galileo系统在中国地区的完好性的影响进行了比较和分析,并得出有益的结论。     

空间导航增强系统的完好性方程

本文地伪距观测值的误差分布,推导几种在空间导航增强系统中应用的完好性方程,并得出完好性方程与误差分布有密切关系的结论。     

基于星间链路支持的导航卫星自主完好性监测设计仿真

针对导航卫星在区域完好性监测网可视弧段之外难以实现基于地面监测站的系统级完好性监测问题,提出一种基于星间链路辅助支持的导航卫星自主完好性监测方法。该方法通过利用星间组合观测值,分离星钟误差和星历误差,采用基于平稳时间序列的非稳态异常检测算法对导航卫星星载原子钟相位抖动及频率的异常漂移进行监测;采用基于轨道先验信息的非中心化开方分布异常检测算法对轨道异常机动进行监测,并利用星间链路组合观测量对卫星自主完好性监测及其对全球用户完好性性能的提升作用开展仿真分析与研究。仿真计算结果表明:该方法可以在地面监测网不可视弧度内有效减小空间段卫星部分的故障漏检概率以及系统完好性风险,缩短完好性告警时间,提高全球卫星导航系统的完好性服务水平。     

伽利略系统的完好性

导航系统的完好性体现了系统在不能用于导航时为用户提供及时、有效告警信息的能力,是导航系统的重要指标之一。本文介绍了伽利略（Galileo）系统完好性的概念、实施方法,并分析比较了空间信号精度（Signalin Space Accuracy-SISA）和用户距离精度（User Range Accuracy-URA）、用户差分距离误差（User Differential Range Error-UDRE）等概念的异同。     

基于RTCA标准的WAAS和EGNOS广播星历差分完好性服务性能研究

为了提高GPS卫星导航系统服务性能,很多国家和地区建立了独立的星基增强系统(SBAS),通过提供广播星历差分与完好性增强信息,满足高精度高完好性用户使用需求。本文介绍了美国WAAS和欧洲EGNOS等星基增强系统的广播星历差分完好性信息电文编码格式,并对实际星基增强系统的广播星历差分与完好性电文进行解析。由于不同的星基增强系统采用的信息处理模式不同,针对WAAS和EGNOS两个不同地区建立的星基增强系统,对广播星历差分慢变改正／快变改正的变化特征进行了比较分析。研究了星基增强系统广播星历差分完好性信息用户使用算法,基于国际GNSS服务组织(IGS)提供的GPS实测数据,对WAAS系统和EGNOS系统的广播星历差分服务精度和完好性性能进行了对比分析。结果表明,WAAS系统的伪距单点定位精度约为1.2 m, EGNOS系统的伪距单点定位精度约为1.8 m,与GPS基本导航服务相比,伪距单点定位精度可提高约22％和16％。两个星基增强系统利用完好性电文计算的完好性保护限值大致相当,均在16 m以内,能够对定位误差进行包络。      

SBAS星历改正数及UDRE参数生成算法分析

星基增强系统(satellite based augmentation system,SBAS)通过地球同步轨道卫星实时播发导航卫星星历改正数和完好性参数,以提升用户定位精度和完好性.采用最小方差法解算GPS星历改正数,利用卡方统计进行改正数完好性检核,并依据星历改正数方差-协方差信息计算SBAS用户差分距离误差(us...     

两种GNSS完好性监测系统的比较

对卫星导航系统完好性监测功能进行了分析定义,讨论了影响完好性的主要因素,介绍了两种主流的完好性检测系统。通过对两种完好性监测系统的研究,分析了两系统中使用的基本原理和流程。     

基于时间序列趋势外推改进模型的SISE预测

基于SISE的分布特性和时间序列趋势外推理论,选择了三次多项式时间序列趋势外推模型预测SISE,结果表明该模型可行。为进一步提高预测精度,引入均值平衡因子,改进三次多项式时间序列趋势外推模型,试验证实该算法能有效提高SISE的预测精度。     

一种支持篡改定位的电子航海图零水印研究

本文针对电子航海图（ENC）使用过程中面临的数据安全问题,结合S-57标准下CRC校验和完整性认证需求,提出了一种顾及点位篡改定位特性的电子航海图零水印算法。该算法在分析ENC物标（要素）中以经纬度表示的离散点位坐标数据分布规律的基础上,构造离散点经纬度坐标数据校验码生成模型,结合离散点经纬度坐标数量对ENC单元格网进行二叉树分块处理,并分块解算基于离散点经纬度坐标校验码的二值序列,通过该二值序列与置乱加密后的水印图像进行异或操作构造零水印图像。算法中离散点的经纬度坐标校验码和格网分块技术的引入,在保证ENC数据精度和满足CRC校验的同时,具备点位篡改定位的特性。试验结果表明,该水印算法具有良好的稳健性、不可见性和一定的篡改定位精度,适用于电子航海图数据的版权保护。     

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.     

GIS空间数据质量检查自动化的实践

为保证GIS空间数据表达的准确度、精度,数据组织的完整性、规范性、统一性,数据应用的可行性等,必须对数据进行质量检查。对GIS空间数据误差来源、检查方法、检查流程进行探讨,并开发了数据质量检查模块,对实验数据进行了质量检查,实验结果表明数据质量检查方法可行。     

Integrity of an integrated GPS/INS system in the presence of slowly growing errors. Part II: analysis

This is the second of two consecutive papers (Part II) in this journal on the monitoring of the integrity of integrated GPS/INS systems. Part I established that the worst class of error for an integrated system in terms of failure detection performance is that of slowly growing errors (SGEs). It was also concluded that among the integration architectures, the tightly coupled architecture provides the best mechanism to tackle SGEs due to its simpler structure and accessibility to the relevant measurements. In a subsequent comparison of the existing integrity algorithms, the multiple solution separation (MSS) and autonomous integrity monitoring by extrapolation (AIME) methods were selected for further analysis because of their representative characteristics of the current integrity algorithms. This paper carries out a detailed investigation of the capability of the MSS and AIME algorithms to deal with the SGEs, using a realistic simulation platform and limited real data analysis. Results show that although it is possible for the existing algorithms to detect SGEs, the time it takes to detect them varies inversely to the rate of growth of the SGE. A new algorithm is developed to deal with this based on the concept of rate detection. Simulation results show that the new algorithm can detect SGEs earlier than the current algorithms. This is validated by preliminary tests with real data.     

天文导航在导航星座自主完好性检测中的应用

本文介绍了导航系统完好性的定义．论述了天文导航的技术方案。提出把天文导航应用于星间链路定位的解算和导航星座自主完好性检测的技术方案中，讨论了合理的完好性检测门限。研究了反馈模型中卡尔曼滤波的使用，得出了结论。     

Integrity monitoring algorithms for airport surface movement

Navigation algorithms are proposed for carrier phase ambiguity integrity monitoring to support aircraft surface movement. The enhanced integrity monitoring algorithm addresses the very stringent integrity requirements for surface movement by the use of multiple test statistics and a group separation concept for single and multiple failure detection and exclusion. The algorithms are subject to a detailed performance characterization for precision approaches and airport surface movement, using simulations as well as static and dynamic field trials, taking into account operational specificities, such as multipath and potential decorrelations between the reference station and aircraft due to ionospheric anomalies. Results show that the proposed algorithms have the potential to satisfy airport surface movement requirements if the ionospheric anomalies are monitored using a special ground-based network.     

管道内部缺陷定位的一致性检验改进算法

针对管道内部缺陷定位中,里程轮累积误差较大的问题,提出了一种改进的一致性检验算法。在原有一致性检验的基础上,新定义了一种置信距离测度,消除了不同测量精度里程轮之间存在两种置信距离的情况,再利用阈值分辨出有效数据和较大误差定位数据,消除较大误差对定位结果的干扰。综合运用一致性检验和极大似然估计,进行管道内部缺陷检测定位分析,通过试验对比分析可知,新的一致性检验算法具有良好的抗干扰性,其平均相对定位误差为0.212%,有效减少了里程轮定位的累积误差,实现了管道内部缺陷检测的高精度定位,满足管道内检测的实际工程需求。     

一种DEM套合自动检查算法的设计与实现

检查DEM（Digital Elevation Model）与相应DLG（Digital Line graph）的等高线套合是否合理是DEM产品生产质量检查中的重要内容。本文从生产实际出发,针对DEM数据特点与现有DEM套合检查的缺点,提出了一种自动检查DEM套合检查算法,并基于C#.Net给予了实现。通过在国家基础测绘1：50 000测图项目中的实践应用,结果表明该算法检查结果正确、可靠、算法性能稳定,与人工方式相比,可以大大提高DEM套合检查的自动化程度和准确度,从而提高生产作业效率。     

面向北斗单历元分米级定位的ARAIM保护水平计算方法CSCD

精密定位的质量控制和完好性评估是实时全球卫星导航系统(GNSS)导航应用不可或缺的环节,尤其是在GNSS易受损害的城市峡谷等场景下,这种需求更加迫切.广域精密单点定位(PPP)瞬时分米级定位,利用GNSS三频信号形成的两个宽巷观测值可以实现单点单历元分米级定位.然而,在城市复杂环境中,反射信号、严重多路径以及其他信号干扰对定位造成的影响无法准确评估与识别,限制了PPP瞬时分米级单点定位的应用.完好性概念中的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)可以计算用户定位误差最小置信区间的上限保护水平(PL)以评估定位有效性,可经过一定改进用于PPP瞬时定位的质量控制.针对当前ARAIM中计算PL的误差模型难以适应高精度定位需求的问题,提出了一种改进的ARAIM PL算法,称其为BARAIM(Back Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring).使用PPP三频组合观测值残差对ARAIM权与误差模型进行修正以计算PL.基于不同复杂程度的环境下采集的车载数据对算法进行了验证,对PL的改进情况以及导航的可用性提升情况进行评估.结果表明:在不同环境下,基于改进的B-ARAIM算法得到的PL,相比传统方法得到的PL更符合城市定位的需要,将PL降低了30%~70%.此方法有助于将ARAIM算法应用在高精度GNSS定位领域.