GPS完善性增强研究

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。