基于都市環(huán)境的GNSS多徑建模及抗多徑RAIM方法研究.pdf

1、全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)經(jīng)過(guò)五十多年的發(fā)展，已然成為當(dāng)今社會(huì)一項(xiàng)不可或缺的高端技術(shù)，為各種軍事活動(dòng)與日常生活提供位置信息與精密授時(shí)的服務(wù)。然而，高樓林立的城市環(huán)境會(huì)引起嚴(yán)重的信號(hào)多徑效應(yīng)，進(jìn)而使得導(dǎo)航接收機(jī)的定位與授時(shí)精度大幅降低。
　　本文研究了適用于都市環(huán)境的GNSS多徑模型，提出了一種基于數(shù)據(jù)后處理的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(RAIM)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航多徑信號(hào)的抑制。本文的主要內(nèi)容有以下三個(gè)方面:
　　首先，本文

2、提出了一種適用于都市環(huán)境下改進(jìn)的GNSS多徑正演模型。本模型從最基本的直射和反射信號(hào)入手，定義了干涉信號(hào)和誤差信號(hào)，充分考慮了導(dǎo)航信號(hào)的極化方式、傳播途徑、天線響應(yīng)、反射距離、反射物材質(zhì)以及表面粗糙度等因素，并得到了在不同接收信號(hào)仰角下，多徑效應(yīng)對(duì)信噪比、載波相位、編碼偽距的影響。進(jìn)一步，本文采集了大量的實(shí)測(cè)多徑觀測(cè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)了此模型仿真結(jié)果，對(duì)模型擬合性能進(jìn)行了分析。
　　其次，本文基于部分可見(jiàn)星定位結(jié)果，提出了一種能夠檢測(cè)多個(gè)粗

3、差觀測(cè)量的接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)算法。該算法通過(guò)選取部分可見(jiàn)衛(wèi)星觀測(cè)值的組合，以此進(jìn)行最小二乘的粗略定位，并用此定位結(jié)果作為接收機(jī)先驗(yàn)位置來(lái)計(jì)算偽距殘差，構(gòu)建RAIM檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量。為了保證粗略的最小二乘定位結(jié)果精度，以滿足后續(xù)RAIM方法對(duì)偽距殘差檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的構(gòu)造要求，本文還提出了一種魯棒性的最小平方中值法來(lái)對(duì)此先驗(yàn)位置進(jìn)行精度估計(jì)，并從理論上推導(dǎo)與分析了相應(yīng)的門(mén)限值。本文隨后利用仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將所提出的方法與傳統(tǒng)最小二乘偽距殘差檢測(cè)法進(jìn)

4、行了性能對(duì)比。測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在復(fù)雜環(huán)境下，本文所提出的基于部分可見(jiàn)星的RAIM方法對(duì)故障衛(wèi)星的漏排除率比傳統(tǒng)最小二乘偽距殘差檢測(cè)方法更低（實(shí)驗(yàn)中降低了7.77％），對(duì)應(yīng)的定位精度也有顯著改善。
　　最后，本文進(jìn)一步改進(jìn)了所提出的基于部分可見(jiàn)星的RAIM方法，以使其實(shí)現(xiàn)對(duì)多徑信號(hào)的抑制。為了提高先驗(yàn)位置精度，改進(jìn)后的方法引入了串行更新的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法，重新推導(dǎo)相關(guān)檢測(cè)閾值，使得先驗(yàn)位置精度能滿足RAIM方法后續(xù)對(duì)多徑所引起的