GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）己經(jīng)成為全球發(fā)展最快的信息產(chǎn)業(yè)之一。因?yàn)榭梢栽谌蛐?、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)下提供定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在民用和軍事應(yīng)用方面都發(fā)揮了重要作用。目前世界上存在兩個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)：GPS和GLONASS，正在建設(shè)的有歐洲Galileo系統(tǒng)。其中GLONASS由于俄羅斯全球戰(zhàn)略的變化及經(jīng)濟(jì)問題，當(dāng)前處于恢復(fù)階段，只有20顆在軌

2、衛(wèi)星，無法提供全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)。
　　 由于各GNSS單系統(tǒng)的衛(wèi)星星座規(guī)模有限，提供導(dǎo)航定位服務(wù)的精確性、可用性、連續(xù)性、可靠性以及完好性無法得到保障，因此產(chǎn)生了很多導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的輔助導(dǎo)航方法，如慣導(dǎo)輔助、氣壓高度計(jì)輔助和靜止軌道衛(wèi)星（GEO）輔助等方法。但上述方法都需要在用戶端附加慣導(dǎo)、氣壓高度計(jì)等輔助設(shè)備，因此增加了用戶接收機(jī)的成本和體積，且相應(yīng)的融合算法復(fù)雜。同時(shí)，近年來隨著各個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展和興建，多種導(dǎo)航衛(wèi)星系

3、統(tǒng)的組合使用逐漸成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。因此，本文提出由GPS和Galileo構(gòu)成GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。重點(diǎn)研究了GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的以下幾個(gè)方面：
　　 第一，GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的觀測量及其測量誤差分析和觀測數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)。研究分析了GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的碼偽距和載波相位偽距觀測量以及觀測量的測量誤差；審查、測試、評(píng)估和執(zhí)行GNSS單系

4、統(tǒng)的觀測數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的觀測數(shù)學(xué)模型。
　　 第二，GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的性能分析。GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)使用時(shí)，可以利用其星座結(jié)構(gòu)變化大、可見衛(wèi)星數(shù)增多、可獲得兩個(gè)或多個(gè)頻率的導(dǎo)航信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。因此需要分析組合系統(tǒng)的精確性、可用性、連續(xù)性和可靠性給導(dǎo)航定位服務(wù)帶來的影響，以及與單系統(tǒng)相比的性能優(yōu)勢。
　　 第三，GPS-Galileo組合

5、導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的導(dǎo)航解算算法研究。為了提高導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的定位精度，在研究傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航解算的最小二乘算法、加權(quán)最小二乘算法和卡爾曼濾波算法的理論基礎(chǔ)上，利用GPS和Galileo組合使用的特點(diǎn)，提出了適用于組合系統(tǒng)的改進(jìn)選星算法和改進(jìn)導(dǎo)航解算算法，并通過仿真給出了改進(jìn)選星算法的改善情況。
　　 第四，GPS-Galileo組合導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的多故障完好性算法研究。由于兩系統(tǒng)的組合使用，使組合星座可提供的冗余觀測量增多。本文在研究多頻多