pbn中多星座组合导航应用研究与仿真

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1、硕士学位论文PBN中多星座组合导航应用研究与仿真研究生姓名：王艳群导师姓名：焦卫东副教授2016年4月23日分类号：TN967.1密级：公开UDC：621.39学号：1304025中国民航大学硕士学位论文PBN中多星座组合导航应用研究与仿真研究生姓名：王艳群导师姓名：焦卫东副教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：信息与通信工程所在院系：电子信息与自动化学院论文答辩日期：2016年4月23日2016年4月23日ApplicationResearchandSimulationofMulti-SatellitesIntegratedNavigationforPBNADissertat

2、ionSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYWangYan-qunSupervisedbyProf.JIAOWei-dongCollegeofElectronicInformationandAutomationCivilAviationUniversityofChinaApirl2016PBN中多星座组合导航应用研究与仿真本文得到了以下项目资助：国家自然科学基金委员会-中国民航局民航联合研究基金(基金号U1533115)摘要针对传统导航必须过台飞行，且陆基地面

3、台覆盖有限，设备维护成本高，不利于实现PBN飞行和远期的自由飞行等缺点，国际民航组织（ICAO）明确指出发展全球导航卫星系统（GNSS）作为未来主用导航源。截至2012年12月底，我国BDS已能够为亚太区域提供导航、定位服务，并积极发展其全球导航定位功能。但是目前包括美国GPS与我国BDS在内的全球四大GNSS卫星导航系统中，只有美国GPS能够提供全球导航、定位服务。针对单一导航空间卫星可见性以及空间几何构型不足等缺点，以GPS与BDS系统兼容互操作性为基础，结合PBN进近需求，分析GPS与BDS组合系统进近阶段完好性可用性，对验证组合导航系统可用性及保证飞行安全性具有一定意义。

4、基于卫星导航系统的国内外研究，并结合接收机自主完好性监测原理，针对GPS和BDS组合导航在PBN进近中的应用，本文主要做了以下工作：首先，结合地形数据、星历数据与观测数据，分析组合导航的基本性能，包括时空统一特性、卫星可见性、单一或组合星座空间几何构型、单双频电离层延迟修正模型；其次，对比传统接收机自主完好性算法（RAIM）与高级接收机自主完好性算法（ARAIM），并针对飞行前接收机自主完好性算法的可用性预测问题，重点分析RAIM与ARAIM可用性算法；最后，结合PBN进近过程NPA、APVI和LPV-200，参考ICAO规定的系统可用性标准，仿真分析并对比传统RAIM与ARAI

5、M的可用性，以及优化完好性风险概率分配前后ARAIM的可用性。实验表明，组合导航系统卫星可见性、空间几何构型高于单一星座；在中国区域BDSKlobuchar模型修正效果优于GPS模型，双频模型电离层延迟修正性能优于单频Klobuchar模型；在PBN进近过程中，RAIM算法只能满足NPA、APVI进近，而ARAIM算法满足NPA、APVI以及LPV-200进近，可用性高于RAIM；ARAIM优化算法可以适当降低VPL值，在组合情况下VPL低于25m的可用性由94.03%升高到97.57%。关键词：多星座组合，PBN，电离层延迟模型，RAIM，ARAIMIAbstractAtpre

6、senttherearemanyweaknessesintraditionalnavigation,suchaslimitedflightroute,limitedcoverage,highequipmentmaintenancecost.TheseweaknessesrestrictittorealizePBNflightandfreefly.Consideringthoseproblems,theInternationalCivilAviationOrganization(ICAO)proposestodevelopGlobalNavigationSatelliteSyste

7、m(GNSS)asprimarynavigationsourceinfuture.BytheendofDecember2012,BDScanprovidenavigationandpositioningservicesfortheasian-pacificregion,anditsglobalnavigationandpositioningfunctionareactivelydeveloped.Butamongtheworld'stopfourGNSSsatellitenavi