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问题:[题]

题目:卫星自主完好性监测

卫星导航系统的性能要求主要包括四个方面,即精度、完好性、连续性及可用性,其中的完好性要求尤为关键。卫星导航系统本身能进行一定程度的完好性监测,现阶段主要通过外部地面监测的方法对完好性进行增强。但是现有的地面监测体系对于卫星故障的监测过程环节众多,整个过程耗时很长,很难满足告警时间要求,这也意味着地面监测体系往往难以及时的发现卫星导航系统中的卫星故障并加以及时的响应。 预计将在2013 年发射的第一颗GPS-III 卫星上使用的卫星自主完好性监测(SAIM)技术是直接在星上进行故障监测的技术,作为地面完好性监测手段的重要技术补充,可以改善故障检测效果,有效缩短告警时间,有助于从根本上提高完好性性能。 本文首先概述了全球卫星导航系统的发展历程,简单介绍了四大卫星导航系统及全球卫星导航系统完好性解决方案。总结了近十多年来国内外在卫星系统完好性监视方面所取得的成果和面临的新问题。 其次,从SAIM的原理和架构出发,重点阐述了SAIM技术监测的故障风险以及现有地面信号质量监视理论。介绍了几种常用的地面信号质量监测方法,以及信号质量监测的设计思想。针对伪码异常模型做了理论推导分析,作为后续异常信号分析中伪码畸变的重要理论支持。 从故障产生机理出发结合SAIM的技术特性对于常见异常信号进行了仿真分析,包括发射功率异常,卫星钟突变和伪码畸变以及各类故障对测距性能造成的影响。功率异常参照德克萨斯州实际监测的异常展开,提出了采用多普勒频移等效钟突变的卫星钟突变思想,对于2OS模型三参数影响进行了详细分析。同时验证了多通道并行相关峰采样法的理论可行性,相应的仿真结果为进一步探索卫星故障检测提供必要支撑。 最后,提出多通道并行相关峰采样信号质量监测方法,在实际接收机开发平台中加以实现,通过接收模拟器信号得到卫星导航信号相关峰不同位置采样,并实现在上位机实时恢复信号相关峰,对于获取的充足采样值进行拟合选取加权相关峰差值检测量和平均比率对信号质量进行判定,达到了预期目标。

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