GNSS导航电文监测方法研究与实现

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随着全球卫星导航系统(GNSS)的繁荣发展和广泛应用,GNSS各大系统的PVT(Position,Velocity and Time)服务性能越来越受到用户和系统官方的关注。对导航电文的实时监测和事后评估是评测各系统性能高低的重要手段之一,同时也可为系统服务性能的提升提供重要的保障和经验信息。现今国内外的监测评估算法理论研究大都集中于评估工作,而对监测的工作研究较少,甚至很多学者将监测和评估工作混为一谈,很难真正理解并实现对导航电文的实时监测,因此,开展对GNSS导航电文监测的算法研究意义重大。本文以GNSS实时导航电文和超快的精密产品等数据为基础,从导航电文参数精度、正确性和合理性三个方面着重研究了导航电文的监测算法,对各算法进行了试验验证及分析,并研制实现了GNSS导航电文监测的核心软件。论文的主要研究内容如下:1)明确了GNSS导航电文监测的概念和对象,并全面梳理了GPS和BDS的所有导航电文参数,形成了一整套完善的导航电文监测体系。根据参数的特性将监测参数分为精度监测参数、正确性监测参数和合理性监测参数三大类,并分别提出了三类参数相对应的监测方法。2)详细介绍了精度监测方法,提出了一种自适应阈值计算模型,该模型通过参数误差值所服从的理论分布模型来计算出准确合理的阈值。参数误差值所服从的理论分布模型是基于参数误差值长期演化特征来确定的。文中选用连续两年IGS提供的多系统导航电文和事后精密产品,分别对广播星历轨道误差、卫星钟差误差和广播电离层延迟的误差进行研究分析,并对误差分布模型进行假设检验,建立了各参数对应的误差分布模型,从而保证获得正确合理的阈值。这对开展GNSS监测工作具有重要意义。3)详细介绍了正确性和合理性监测各参数的监测方法,其中,正确性参数强调其唯一性,而合理性参数是在某一约束范围内。针对正确性监测参数文中提出了一致性检验和连续性检验两种方法,并利用Ublox接收的原始帧结构数据流进行了实时的监测验证分析。合理性监测方法中,提出了以GPS和BDS近连续两年的参数演化特征结合ICD文件规定的联合法,研究确定了合理性监测参数的约束范围。4)在参考GUI软件主流开发技术的基础上,对GNSS导航电文监测软件进行了总体结构设计和功能模块详细设计,并实现了其实时监测的结果,主要包括精度监测功能、正确性监测功能、合理性监测功能和监测阈值分析功能四部分。
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