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自世界上第一个成功的全球卫星导航系统——美国的GPS系统运行以来,卫星导航便成为科研、测绘、农业、车辆和军事等众多领域的重要定位、导航和授时工具。然而,由于卫星导航系统极易受到外部环境因素的影响,其应用在某些领域受到了很大限制。为减轻乃至避免单一卫星导航系统可能造成的服务不连续性、易受干扰性等弊端,世界上各经济大国或地区都已经或正在研发自主可控的全球导航卫星系统,如中国的北斗(BeiDou)系统、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统、欧盟的伽利略(Galileo)系统、日本的准天顶卫星导航系统(QZSS)和印度区域卫星导航系统(IRNSS)等。虽然天空中的导航卫星越来越多,然而卫星导航系统由于自身具有的脆弱性,仍无法保证为广大用户提供实时可靠高精度服务,为此,急需建立卫星导航性能监测系统并研究相应的分析评估算法。 首先,分析了卫星导航定位误差的来源和目前制约卫星导航高精度应用的关键因素,探讨了卫星导航固有的脆弱性,详细阐述了GNSS服务性能监测与分析的主要内容。对导航卫星服务性能监测、数据质量监测进行了总结,提出了 GNSS脆弱性综合评估和告警准则,对GNSS更广范围和更高精度的应用提供了理论和技术保证。 其次,针对GNSS性能监测与分析评估的不同层级,对GNSS系统信号质量监测系统的建设和测试工作进行了叙述,研究了导航卫星星载原子钟性能评估和广播星历时间数据错误探测、减轻的方法,并对影响高精度定位的关键因素,即多路径效应的来源进行了详细而系统的描述,研究了多路径效应的探测和减轻算法,对已有方法进行了改进,取得了较好的仿真实验效果。 同时,对阵列天线抗干扰技术进行了研究,提出了适用于卫星导航的阵列天线抗干扰方案,需要指出的是,将算法运用于实际的干扰探测还有很多需要克服的工程技术问题。除了技术层面的因素外,在当前环境下国际合作对提高系统性能有着突出的影响,所以,还对未来一段时期北斗国际化过程中可能出现的困难和问题进行了分类研究,并提出了一些建议。 最后,对全文研究内容进行了总结,并对未来GNSS性能监测与分析评估工作进行了展望。