北斗偽衛(wèi)星空基增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與高精度動(dòng)態(tài)時(shí)間同步.pdf

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雖然具有高精度、全天候、能實(shí)現(xiàn)持續(xù)覆蓋的優(yōu)點(diǎn)，但也具有發(fā)展不完善、復(fù)雜區(qū)域環(huán)境可靠性差、特殊地形適應(yīng)能力和覆蓋能力弱等缺點(diǎn)。我國(guó)北斗一代導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)完成，目前正處于北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與完善階段，預(yù)計(jì)2020年實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш?。偽衛(wèi)星技術(shù)是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的有益補(bǔ)充，鑒于此本文以大區(qū)域二代北斗增強(qiáng)系統(tǒng)為背景，深入分析和研究了北斗偽衛(wèi)星系統(tǒng)的大區(qū)域組網(wǎng)與動(dòng)態(tài)授時(shí)技術(shù)，提出了半分析式方法與遺傳算法結(jié)合的偽衛(wèi)星廣域網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化方

2、法，鑒于偽衛(wèi)星及導(dǎo)航衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)誤差是共視授時(shí)、雙向授時(shí)誤差產(chǎn)生的主要原因，提出共視選星、整網(wǎng)平均、動(dòng)態(tài)位置補(bǔ)償及航跡迭代等方法，有效消除了動(dòng)態(tài)授時(shí)中的載體位置誤差等因素的影響。
　　首先，運(yùn)用半分析式方法和遺傳算法相結(jié)合的方式解決了偽衛(wèi)星廣域網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化問(wèn)題，論文分別分析了半分析式方法、遺傳算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出兩者結(jié)合的廣域偽衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化總體方案；然后，定義空基偽衛(wèi)星組網(wǎng)優(yōu)化的性能指標(biāo)及各個(gè)指標(biāo)權(quán)重的求解方法；最后分析了三種空基偽衛(wèi)

3、星構(gòu)型與建模方法，對(duì)三種網(wǎng)絡(luò)分別用所提方法進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算與分析，并進(jìn)行性能綜合評(píng)價(jià)，得出性能較好的網(wǎng)絡(luò)。
　　其次，采用動(dòng)態(tài)共視選星及整網(wǎng)平均的方法解決了傳統(tǒng)共視授時(shí)方法較難實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)載體高精度時(shí)間同步的問(wèn)題。首先分析共視授時(shí)原理及其特點(diǎn)，提出實(shí)現(xiàn)廣域空基偽衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)傳遞共視授時(shí)方法；然后對(duì)共視授時(shí)過(guò)程中的誤差項(xiàng)進(jìn)行分析，提出衛(wèi)星共視選星策略，并結(jié)合多套慣性導(dǎo)航系統(tǒng)位置誤差特性及中心極限定理得出 SINS/BD組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位置

4、誤差特性，提出采用整網(wǎng)平均的方法來(lái)提高共視授時(shí)精度的方法；最后采用卡爾曼濾波算法驗(yàn)證本章所提方法能夠有效提高動(dòng)態(tài)共視授時(shí)的精度。
　　最后，以傳統(tǒng)靜態(tài)雙向授時(shí)為基礎(chǔ)，運(yùn)用SINS短時(shí)間相對(duì)精度高的特性，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)位置補(bǔ)償方法解決了動(dòng)態(tài)載體高精度的雙向時(shí)間同步問(wèn)題。首先對(duì)雙向授時(shí)原理進(jìn)行分析，針對(duì)動(dòng)態(tài)條件下雙向授時(shí)由于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的授時(shí)誤差提出位置補(bǔ)償策略與算法，并分析 SINS系統(tǒng)的解算方法及短時(shí)間內(nèi)的導(dǎo)航解算相對(duì)位置精度，證實(shí)動(dòng)態(tài)位置