【摘 要】
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卫星星历是否准确直接影响了用户能否获得精确的定位服务。当前北斗系统中星上对于导航星历完好性的保障仅限于对下发的星历与地面站上传的星历是否一致进行了校验,而对于地面站上传的星历本身是否准确却没有进行探究。本文结合北斗卫星的历史星历,提出了两种卫星导航电文自主完好性监测的方法。具体工作内容如下:(1)针对卫星导航星历自主完好性监测的场景,对广播星历进行了进一步研究:一是研究了广播星历计算时刻在参考时刻
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院)
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卫星星历是否准确直接影响了用户能否获得精确的定位服务。当前北斗系统中星上对于导航星历完好性的保障仅限于对下发的星历与地面站上传的星历是否一致进行了校验,而对于地面站上传的星历本身是否准确却没有进行探究。本文结合北斗卫星的历史星历,提出了两种卫星导航电文自主完好性监测的方法。具体工作内容如下:(1)针对卫星导航星历自主完好性监测的场景,对广播星历进行了进一步研究:一是研究了广播星历计算时刻在参考时刻之前,即相对时间小于0时的解算精度。结果表明,在0)前一个小时内的解算仍然保持着较高的精度。这一结果表明了对广播星历的监测无需等到0)时刻的到来,而是可以在0)前一小时内即根据实时解算的值对其进行监测,从而尽早地发现错误;第二点是通过对星历的分析展开了对北斗卫星的轨道周期的研究,结果表明北斗卫星具有周期性,MEO周期值约为6天23小时31分40秒,且每个周期内轨道形状类似,利用该特性也可以进行星历完好性的监测。(2)提出基于星间链路对导航星历进行自主完好性监测的方法。通过计算两颗卫星的星间链路测距值与星历解算出的两星距离的残差,针对两种异常情况分别进行分析和仿真:针对轨道发生突变的情况,提出残差符合正态分布时根据统计量设定动态阈值和残差不符合正态分布时使用Johnson变换进行正态变换后再检测两种方法。针对轨道逐渐偏离的情况,提出根据统计量设定静态阈值和判断残差值线性拟合优度两种方法。(3)提出基于卫星轨道周期性对导航星历进行自主完好性监测的方法。针对两种不同的错误表现分别提出了监测的方法并进行仿真:针对轨道发生突变的情况,提出分析当前周期和上一周期对应的时间点的轨道残差并使用ARIMA模型对待检测点残差进行预测的方法,通过比较预测值与星历解算值的关系判断星历是否有误;针对轨道逐渐偏离的情况,提出使用欧式距离和余弦距离衡量轨道相似性来校验轨道是否异常的方法。
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