民航全球导航卫星系统完好性监测系统运行数据分析

导航卫星的完好性对于民航这种提供生命安全服务的部门具有极其重要的作用，为此，建立和掌握导航卫星的完好性监视系统并以此为基础进行长期的分析和评估对于民航应用卫星导航系统是基础工作．所以．本文基于已稳定运行的民航全球导航卫星系统完好性监测系统，针对在运行期间或得了大量的监测数据进行整理分析，通过与GPS系统官方发布数据的比对，评估GPS系统精度和完好性等性能指标，对于今后类似系统的设计也有重要参考价值。     

北斗卫星导航系统安全和完好性监测现状与发展

 随着导航现代化概念研究的深化,安全和完好性已成为全球导航卫星系统（GNSS）至关重要的性能指标。本文从导航战角度讨论了系统安全的内涵及组成,以及系统完好性监测的必要性和监测评估方法。结合北斗卫星导航系统建设,着重介绍了在信号传输体制设计、频率规划与协调、抗干扰体系建设、星间链路和完好性监测方面取得的关键技术突破和研究成果。最后,讨论了卫星导航发展趋势。     

基于卡尔曼滤波的卫星地基增强系统位置域完好性监测分析

由于卫星地基增强系统(ground-based augmentation systems,GBAS)距离域导航测量的局限性,基于最大似然(maximum likelihood,ML)估计的地面多参考一致性监测(multiple reference consistency check,MRCC)难以满足国际民航组织提出的CAT Ⅱ/Ⅲ所需完好性要求。针对基于极值估计方法的伪距误差完好性监测参数之间存在相关性以及数据样本有限的问题,提出位置域内的卡尔曼滤波监测新算法,利用线性无关参考接收机对机载目标进行独立定位解算,建立垂直定位误差的卡尔曼滤波模型,监测垂直定位误差,重新定义位置域内的完好性监测参数值。实验结果表明,该算法不仅解决了距离域内完好性监测参数间的相关性,而且减小了机载垂直保护级,提升了地基增强系统的故障检测性能,提高了系统的可用性。     

基于Shewhart控制图的完好性监测算法

Galileo系统完好性处理中,通常假设空间信号误差(SISE)服从零均值的高斯分布,以理想状态处理,但在实际情况中该假设很难满足。首先阐述了SISE的概念与统计方法,以IGS提供的数据为基础,分析了2012年8月26日的SISE分布状况;然后针对非零均值模型的SISE完好性监测,将统计过程控制引入完好性监测中,提出了一种基于Shewhart控制图的完好性监测算法,并与最小方差法进行对比。仿真结果表明,所提算法比最小方差法监测性能更优。     

基于多接收机的本地监测系统监测算法研究

本地监测系统可以增强卫星导航系统的性能以满足航空用户的需求。针对目前单接收机本地监测系统在进近着陆应用中各导航性能存在的不足,提出了一种基于多接收机的本地监测系统完好性监测算法。该算法考虑了地面接收机故障对用户安全造成的影响,从而提高了系统的完好性。另外,该算法通过利用既有的增强系统完好性信息,改善了系统对本地差分修正误差的监测能力;并且通过使用卫星信号双频观测量,提高了用户的观测精度。上述优化可有效降低保护门限值,最终达到提高系统可用性的目的。应用该算法增强北斗卫星导航(区域)系统,可在我国及周边地区满足I类精密进近的性能指标要求,并且平均可用性达到95.57%。     

基于性能导航中基于数值分类的RAIM算法改进

卫星接收机完好性监测(RAIM)根据基于性能导航运行方式提出,确保导航精度及系统完好性的方法.该文重点论述基于性能导航运行下RAIM预测中提高故障检测识别率的监测性能的算法改进.根据导航卫星完好性概念及RAIM预测原理,分析了在基于性能导航运行中,RAIM性能产生异常的情况,采用数值分类法建立RAIM故障监测识别的改进算法.该算法计算量小,在故障卫星监测、识别方面均具有一定可靠性,可为提高RAIM性能提供理指导.     

多接收机局域机场监视系统的完好性算法

现有局域机场监视系统（LAM）采用单接收机,健壮性和完好性较差.基于多接收机LAM（MLAM）概念,从地面监测站和机载用户两方面讨论了其完好性.在地面监测站方面,研究了多接收机伪距校正数校验方法;通过地面监测保护级最小原则选择最佳可见卫星组合,减小了机载用户的计算负担.在机载用户方面,考虑系统完好性、连续性和可用性的前提下进行漏检系数计算,精确估计了机载用户保护级,改善了系统的整体性能.实验结果表明,与LAM相比,MLAM的精度和完好性指标都得到了提高.     

某型导弹武器系统综合保障仿真研究

在分析装备综合保障理论的基础上 ,确定了一套全面描述某型导弹系统保障性的参数指标 ,建立了以系统战备完好性为目标的可靠性、维修性与保障性 (R&M&S)的综合模型 .详细介绍了对某型导弹平时及战时战备完好性的仿真过程 ,并对仿真结果进行了比较分析     

热超声倒装键合同步触发系统的设计

通过热超声倒装键合测量系统同步触发实验对比研究了单片机扫描工作模式和单片机中断工作模式触发系统的稳定性和触发延迟方面的性能. 实验结果表明: 单片机中断工作模式的触发系统具有更稳定的最大延迟时间、平均延迟时间和延迟时间标准方差, 最大延迟时间、平均延迟时间和延迟时间标准方差都比单片机扫描工作模式的触发系统的低, 特别是其延迟时间标准方差仅为0.5 μs. 单片机中断工作模式的触发系统的平均触发延迟时间为9 μs, 小于热超声振动周期且每次触发延迟时间恒定. 对热超声倒装键合数据采集系统和多普勒测振系统进行同步触发实验, 结果进一步证实: 中断工作模式的触发系统能够满足热超声倒装键合数据采集系统和多普勒测振系统的实时性、精确性及稳定性等方面的要求, 可以实现对有效数据的精确截取.     

混沌系统延迟时间确定的符号化方法研究

采用等概率符号分析方法估算混沌系统的互信息,按互信息极小规则确定混沌系统中的最佳延迟时间,分析了在等概率符号化过程中,短序列长度L对符号序列的影响.指出:如果L太小,导致符号序列丢失了一些确定性信息;如果L太大,数据的相关性变差,从而影响最佳延迟时间的确定.通过对Lorenz系统和脑电信号的仿真实验得到的结果表明:短序列长度L影响着最佳延迟时间的确定,且不同系统对于L变化,其延迟时间变化敏感程度不同.     

全球卫星导航系统（GNSS）在民航中的应用

介绍了全球卫星导航系统（GNSS）在民航中的应用,包括GNSS系统的组成、增强系统完好性的方法及GNSS在我国的应用现状,提出了GNSS在我国发展的建议。     

Test of GBAS integrity monitoring system using GPS simulator

In recent years, many countries are developing aircraft navigation systems using GNSS(Global Navigation Satellite System),because GNSS has many technical and economic benefits. International organizations as ICAO(International Civil Aviation Organization) and RTCA(Radio Technical Commission for Aeronautics) set up international standards of GBAS(Ground Based Augmentation System)using GNSS and recommend countries to develop GBAS that is based on the standards. To go with the international stream, Korea Airport Cooperation has also developed GBAS. For evaluating the system,KAC and Seoul National University have performed flight tests of the developed GBAS several times and have concluded that the system has good accuracy enough to be used in aircrafts. At that time, the purpose of tests was focused on accuracy of GBAS. But integrity of the system which is important for safety of aircrafts was not tested sufficiently,because it is impossible to make erroneous situations of real GPS signals. So, at this time, we used GPS simulator which can generate GPS signals with satellite failure scenarios. The GPS simulator used in this test generates GPS signals by the scenarios organized in advance.The scenarios can include pseudorange and carrier phase error, parity error and etc. So we organized several scenarios which can includes potential errors of GPS signals and many possible cases for testing the system effectively and accurately. And we tested integrity function of the GBAS system by using GPS signals generated by the simulator.This paper introduces the implemented integrity monitoring system and algorithms used in the tests. And it describes the scenarios of satellite failure. Finally, this paper shows the results of tests.     

基于差分GILS进近系统的导航精度分析

通过研究飞机在低可见视程条件下的进近问题,力图充分利用全球卫星导航系统的能力,使机场在不需要更新陆基无线电导航系统的情况下从I类盲降标准提升到II类及以上的相同或可比拟的运行标准。通过对某航空公司飞行数据的分析,为提高飞机进场水平导航精度和完好性,提出了组合应用差分全球卫星导航系统GNSS(global navigation satellite system)和仪表着陆系统ILS(instrument landing system)下滑道的进近体制模型,即为GILS(GNSS and ILS-glideslope)进近系统。利用Kalman滤波的方法,将仪表着陆系统数据和差分全球卫星导航系统的定位数据融合,通过数学建模,仿真模拟飞机进近航迹。仿真和实际验证试飞数据表明,该方案可有效提高飞机的水平导航精度和完好性水平,有潜力将CAT I标准提升为类CAT II水平。     

不同测量型接收机观测数据质量对比分析

针对不同全球定位系统(GNSS)测量型接收机观测数据质量差异问题,基于国内外5款GNSS测量型接收机的实测数据,从数据完整率、载噪比、多路径误差和周跳比指标对各接收机观测数据质量进行评估.实验结果表明:综合数据完整率、载噪比和周跳比看,JAVAD TRE_3接收机数据质量优于TRIMBLE NETR9、SEPT POL...     

低轨星座导航增强能力研究与仿真

低轨卫星星座具有几何图形变化快、落地信号功率强、全球天基监测覆盖等天然优势,可对中高轨全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)星座进行有效补充和增强,提升全球定位、导航与授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)服务的精度、完好性、可用性和抗干扰等能力,已成为下一代卫星导航系统重要的发展方向.本文总结了国内外低轨星座发展现状,对不同低轨星座进行了分析和设计,对低轨星座提升导航定位精度、加速精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)收敛、全球天基监测等导航增强能力进行了分析,重点论证了低轨星座突破现有中高轨GNSS技术瓶颈的机遇和体系增量能力,给出了相应的仿真分析结果,以期对我国低轨星座和北斗卫星导航系统的融合发展提供参考和建议.     

广域DGNSS信息大规模实时播发系统研究

实践证明广域DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System，DGNSS)可有效提高定位精度和完好性,但在高层建筑物较多的城市或室内,由于建筑物对卫星信号遮挡严重,根本无法实现高精度定位导航,通过互联网播发增强信息,有其独特的优越性。通过研究基于互联网的广域DGNSS(IBWD)的系统组成,并设计了其网络结构。将i3组播和基于IP路由信息表的应用层组播相结合,构建了基于节点异构性的分层混合组播网络。分析IBWD的结构特点,建立其网络模型,结果显示,IBWD具有较好的实时性和可扩展性,可以很好地满足导航增强信息在互联网上播发的应用需求。     

基于恒星敏感器的组合导航技术在极地飞行保障中应用的仿真分析

在民航极地航线的快速发展背景下,针对民航客机极地飞行时存在的导航保障能力不足问题,提出了将基于恒星敏感器的天文导航系统(celestial navigation system,CNS)引入民航中,与现有机载惯导系统(inertial navigation system,INS)和全球卫星导航系统(global navi...     

卫星导航系统自主导航技术研究与验证

本文结合全球卫星导航系统自主导航技术发展现状,介绍了自主导航能力的发展特点及重要作用,分析设计了卫星导航系统自主导航体系架构,并对自主导航关键的时空基准保持技术进行了分析,提出了基于星间观测的完全自主导航的滤波算法、滤波状态噪声协方差信息选择方法及自主导航星载数据处理方法.论证了基于地面观测数据(锚固站)的半自主导航方法,比较了不同锚固站分布、数量及观测周期对自主导航性能的影响,并利用一套地面仿真试验系统验证了自主和半自主模式下的精密定轨和时间同步精度,可为卫星导航系统自主导航设计提供参考.     

基于GNSS卫星信号的多基SAR系统性能

为解决基于GNSS卫星信号的星机多基SAR系统信噪比低的问题,提出几种改善系统信噪比的方法.分析了GNSS卫星信号源的信号特性及GPS信号的雷达模糊函数,研究其作为多基SAR系统发射信号的适用性,推导了雷达方程,并分别对点、面目标的信噪比进行分析.结果表明:作为系统照射源的GNSS信号具有良好的距离、速度分辨特性.采用适当的信号处理方法,可有效改善系统信噪比,满足多基SAR成像的要求.