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)過五十多年的發(fā)展，已然成為當今社會一項不可或缺的高端技術(shù)，為各種軍事活動與日常生活提供位置信息與精密授時的服務(wù)。然而，高樓林立的城市環(huán)境會引起嚴重的信號多徑效應(yīng)，進而使得導(dǎo)航接收機的定位與授時精度大幅降低。
　　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)后處理的接收機自主完好性監(jiān)測(RAIM)方法，以實現(xiàn)對導(dǎo)航多徑信號的抑制。本文的主要內(nèi)容有以下三個方面:
　　首先，本文

2、提出了一種適用于都市環(huán)境下改進的GNSS多徑正演模型。本模型從最基本的直射和反射信號入手，定義了干涉信號和誤差信號，充分考慮了導(dǎo)航信號的極化方式、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仰角下，多徑效應(yīng)對信噪比、載波相位、編碼偽距的影響。進一步，本文采集了大量的實測多徑觀測數(shù)據(jù)校驗了此模型仿真結(jié)果，對模型擬合性能進行了分析。
　　其次，本文基于部分可見星定位結(jié)果，提出了一種能夠檢測多個粗

3、差觀測量的接收機自主完好性監(jiān)測算法。該算法通過選取部分可見衛(wèi)星觀測值的組合，以此進行最小二乘的粗略定位，并用此定位結(jié)果作為接收機先驗位置來計算偽距殘差，構(gòu)建RAIM檢測統(tǒng)計量。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方法對偽距殘差檢測統(tǒng)計量的構(gòu)造要求，本文還提出了一種魯棒性的最小平方中值法來對此先驗位置進行精度估計，并從理論上推導(dǎo)與分析了相應(yīng)的門限值。本文隨后利用仿真與實測數(shù)據(jù)，將所提出的方法與傳統(tǒng)最小二乘偽距殘差檢測法進

4、行了性能對比。測試實驗結(jié)果表明，在復(fù)雜環(huán)境下，本文所提出的基于部分可見星的RAIM方法對故障衛(wèi)星的漏排除率比傳統(tǒng)最小二乘偽距殘差檢測方法更低（實驗中降低了7.77％），對應(yīng)的定位精度也有顯著改善。
　　最后，本文進一步改進了所提出的基于部分可見星的RAIM方法，以使其實現(xiàn)對多徑信號的抑制。為了提高先驗位置精度，改進后的方法引入了串行更新的擴展卡爾曼濾波算法，重新推導(dǎo)相關(guān)檢測閾值，使得先驗位置精度能滿足RAIM方法后續(xù)對多徑所引起的