提高LAAS空间信号可用性的完好性监测新膨胀算法.pdf

《提高LAAS空间信号可用性的完好性监测新膨胀算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252011V01．32No．4664-671ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／,Ihkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：i000—6893(2011)04—0664—08提高LAAS空间信号可用性的完好性监测新膨胀算法李亮，赵琳*，丁继成，高帅和哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001摘要：局域增强系统(LAAS)地面主控站(I．GF)广播的差分修正量所包含的非零均值高斯误差和非高斯误差对系统的H

2、r用性造成较大的威胁。为此．提出一种均值膨胀和非高斯膨胀相结合的算法以改进传统的sigma膨胀算法。通过恰当地选取各膨胀系数，采用改进算法可在满足各类型误差尾部覆盖的同时，还可有效提高系统的可用性水平。计算机仿真结果表明：与传统的sigma膨胀算法相比，在无卫星故障时，改进算法可将系统可用性水平提高至99．99％；在关键卫星发生故障时，改进算法的町用性增益可提高18．97％，同时可用性水平可提高至95．24％。关键词：局域增强系统；完好性监测；可用性；sigma膨胀；误差覆盖中图分类号：V249．32；TN967．1文献标识码：A在局域增强系统(LAAS

3、)空间信号完好性监测体系中，为保证航空用户定位的完好性，LAAS地面主控站(LGF)广播的差分修正误差标准差需进行膨胀处理以去除各种非理想因素的影响(包括非零均值高斯误差和非高斯误差等)[1。2]，增加航空用户利用差分修正信息定位的可信度。LAAS差分修正误差的分布特性需满足两个条件：一是修正误差服从零均值的高斯分布；二是修正误差分布的尾部可以用标准差膨胀的高斯分布覆盖[3_]，以满足系统完好性风险概率的要求。然而近来的研究表明：一方面，受到多径效应Cs-6]、卫星故障[7]和各参考站之间误差相关性[21的影响，修正误差不仅包含高斯误差，而且包含非零均值

4、高斯误差和非高斯误差；另一方面，如果量测数据出现异常，误差的分布特性将随之发生变化，较大的非零均值高斯误差和较严重的非高斯现象都将导致标准差膨胀过大，使得用户端的垂直保护水平(VPL)大于垂直保护门限，造成系统可用性水平较低，难以满足精密进近第1I类或第1II类(CATII／III)对所需导航性能的要求[8]。为抑制各种类型的修正误差对系统完好性监测性能的影响，DeCieene首先提出采用sigma膨胀算法以降低系统的完好性风险[9]，但是sigma膨胀算法需要修正误差分布以满足特定的分布特性，如对称性和单峰性等。另外，传统的sigma膨胀算法在差分修正

5、误差均值偏差较大或非高斯化比较严重时，需要较大的sigma膨胀系数来保证所广播的差分修正误差标准差能够较好地覆盖真实的误差分布，但是这在很大程度上人为地放大了保护水平，系统的可用性水平必然受到威胁。其后Rife和Pullen提出极大(EM)膨胀法[10]和对称界限(PB)膨胀法[41以降低sigma膨胀算法对修正误差称性收稿日期：2010-06．12；退修日期：2010-11-11；录用日期：2011．01-06；网络出版时问：2011-01．2017：25网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929V．20110120

6、．1725．000．htmIDOI：CNK,I：II-1929／V．20110120．1725．000基金项目：国家自然科学基金(60974104)；船舶工业围防科技预研基金(08J3．8．8)*通讯作者．Tel．10451·82588866E-trail：zhaolin@hrbeu．ecb．∞嘲糟格式l李亮．赵琳．T继成．等．提高LAAS空鹤信号可禺佳的完好牲监测新膨联算法(J-÷航空学摄．2011．32t4)：664-67’．LiLiang，ZhaoLin，DingJicheng，eta1．A帕winflation加tegritymonitoring

7、algorithmforimprovingavailabilityofLAASsignal-in-space[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，201，，32(4)；664-671．李亮等：提高LAAS窄问信号可用性的完好性监测新膨胀算法分布的严格要求。即使如此，目前各种改进膨胀算法在满足误差覆盖的同时，不可避免地降低了系统的可用性水平，尤其在非零均值高斯误差的均值偏差较大或非高斯化较为严重时，系统的可用性水平甚至将不可用。因此，有必要设计新的空间信号完好性监测算法以满足现代化的卫星导航发展趋势对LAAS完好性

8、监测性能的要求。本文首先分析在修正误差服从非零均值高斯模型和非高斯模型时各膨胀算