地基增强系统完好性监测关键算法设计与软件开发

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全球导航卫星系统(GNSS)在交通、测绘、军事、勘测、气象预报、和地质灾害监测等领域有着广泛的应用。导航系统的精度(Accuracy)为用户接收机通过自身观测到的数据所解算的自身位置与其自身的真实位置之间的一致程度。地基增强系统(GBAS)以差分定位为基本原理,可减小或消除定位过程中存在的部分误差,进而提高定位的精度。地基增强系统的完好性(Integrity)是指若系统发生故障或者差分校正值的误差超过允许的范围时系统及时发出报警的能力。为了向用户播发准确且不存在故障的差分改正信息,有必要在播发差分改正信息之前,对系统进行完好性监测。本文的主要工作内容及成果如下:(1)对卫星导航系统及地基增强系统完好性监测进行调研,从单基站完好性和多基站组网性能两方面归纳了研究现状。(2)对单基站完好性监测算法进行了归纳总结,包括信号质量监测(SQM)、数据质量监测(DQM)、测量质量监测(MQM)、差分算法和报文监测。对部分算法进行了改良,使监测结果更加直观,使监测逻辑更加合理。利用实测数据通过MATLAB对上述算法进行了仿真验证,得到各监测步骤的监测量及其阈值。(3)通过MATLAB对多参考接收机一致性监测(MRCC)进行仿真,模拟了4个基站的观测数据,计算出监测算法中的B值,通过B值的变化对某基站发生的故障进行监测和排除。多基站地基增强系统往往比单基站拥有更好的性能和更小的误差,而多基站组网基站数量、组网构型等变量是影响多基站系统性能的重要因素。通过模拟器模拟了8个基站的观测数据,研究不同的因素对基站组网性能的影响,通过计算水平保护级(HPL)反映组网的性能,最后得出结论。(4)设计编写基于Android系统的完好性监测软件,该软件可以读取单基站以及多基站的观测数据,并分别进行完好性监测,监测步骤包括部分上述经过模拟验证及改良的算法。该软件具有读取数据、存储数据、监测运算、显示结果和故障报警的功能。图81幅,表7个,参考文献57篇。
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