挑戰(zhàn)性環(huán)境下衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位通常依賴(lài)于直達(dá)導(dǎo)航信號(hào)（Line of Sight，LOS），在諸如城市峽谷、植被覆蓋較多的地區(qū)、隧道、室內(nèi)等挑戰(zhàn)性環(huán)境下，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)衰減、多次反射或受遮擋而使定位精度惡化甚至無(wú)法定位的情況。特別地，在諸如導(dǎo)航戰(zhàn)這種極端挑戰(zhàn)性環(huán)境下，還極易出現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)受到強(qiáng)電磁干擾甚至被關(guān)閉的情況。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴針對(duì)遮擋導(dǎo)致部分導(dǎo)航信號(hào)載噪比下降，強(qiáng)弱信號(hào)并存所帶來(lái)的定位精度惡化問(wèn)題，論文基于Gauss-Newton

2、迭代法提出了一種迭代型簡(jiǎn)化sigma點(diǎn)的卡爾曼濾波算法（IRSPKF），并在此基礎(chǔ)上對(duì)單個(gè)歷元的衛(wèi)星觀測(cè)值進(jìn)行序貫處理，提出了一種序貫IRSPKF濾波算法（SIRSPKF），以進(jìn)一步減小計(jì)算復(fù)雜度。實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明，該濾波算法相比于非迭代型濾波算法可將定位精度提高20％左右；對(duì)單歷元的觀測(cè)值采用序貫處理后，在保證定位精度的條件下減小了50%以上的計(jì)算復(fù)雜度；在導(dǎo)航信號(hào)受植被遮擋的城市環(huán)境中，采用迭代型濾波器可使定位可用性從不足75%提高

3、到98%以上；在典型城市環(huán)境下，該算法估計(jì)性能與NovAtel商用接收機(jī)定位性能整體相當(dāng)。
　　⑵針對(duì)監(jiān)測(cè)站多徑誤差抑制問(wèn)題，論文提出了一種基于SIRSPKF雙濾波算法的偽距多徑抑制技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)混合星座的多徑誤差特點(diǎn)，提出了一種變長(zhǎng)度的SIRSPKF雙濾波的多徑抑制算法。實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，采用SIRSPKF雙濾波算法進(jìn)行多徑抑制可消除60%以上的偽距多徑誤差；采用變長(zhǎng)度的SIRSPKF雙濾波算法對(duì)各類(lèi)衛(wèi)星的多徑誤

4、差觀測(cè)值進(jìn)行處理，BDS混合星座三個(gè)頻點(diǎn)的濾波殘差較之固定長(zhǎng)度的SIRSPKF雙濾波算法的濾波殘差均減小了14%以上。
　?、轻槍?duì)RFID輔助 GNSS組合定位方法存在測(cè)距精度不同以及觀測(cè)值過(guò)多所帶來(lái)的高維矩陣運(yùn)算問(wèn)題，論文在對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)加權(quán)條件下提出了一種基于RFID測(cè)距值優(yōu)選的GNSS/RFID組合定位算法，在綜合考慮RFID測(cè)距精度及其幾何分布的條件下對(duì)RFID測(cè)距值進(jìn)行優(yōu)選。實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明，針對(duì)城市峽谷或植被峽谷所造成的無(wú)

5、信號(hào)或弱信號(hào)環(huán)境，在RFID標(biāo)簽均勻分布在道路兩旁的情況下，論文所提出的基于RFID測(cè)距值優(yōu)選的GNSS/RFID組合定位算法可有效改善GDOP值，定位精度較之單一GNSS系統(tǒng)提高了50%以上，計(jì)算復(fù)雜度較之全選測(cè)距值方法降低了38%左右，并有效提高了無(wú)信號(hào)或弱信號(hào)環(huán)境下的定位可用性。
　?、汝P(guān)閉部分導(dǎo)航信號(hào)是導(dǎo)航戰(zhàn)條件下阻止對(duì)方使用己方民用定位授時(shí)服務(wù)的重要手段，這種方法勢(shì)必會(huì)對(duì)全球用戶(hù)的定位授時(shí)服務(wù)產(chǎn)生一定的影響。論文以GPS

6、系統(tǒng)為例，在關(guān)閉部分導(dǎo)航信號(hào)阻止區(qū)域范圍內(nèi)民用定位授時(shí)服務(wù)的條件下對(duì)全球用戶(hù)定位授時(shí)進(jìn)行了影響分析，并定義了一種基于不可定位區(qū)域最小準(zhǔn)則的導(dǎo)航信號(hào)關(guān)閉策略及定位授時(shí)性能評(píng)估方法。仿真結(jié)果表明，關(guān)閉部分導(dǎo)航信號(hào)可阻止區(qū)域范圍內(nèi)的定位服務(wù)，會(huì)造成全球67%以上地區(qū)的用戶(hù)無(wú)法使用普通民用定位服務(wù)，同時(shí)使全球約17%的地區(qū)定位可用性降至90%以下。關(guān)閉部分民用導(dǎo)航信號(hào)阻止區(qū)域授時(shí)服務(wù)會(huì)造成全球約一半范圍內(nèi)的民用用戶(hù)無(wú)法使用定位服務(wù)，導(dǎo)致全球民用