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题目:GBAS完好性评估方法研究

关键词:空中交通管理;地基增强系统(GBAS);完好性;极值理论;包络模型

  摘要


民用航空对导航系统的性能有着严格的要求,由于卫星导航系统的标准定位服务所能提供的性能有限,目前终端区基于性能的导航主要通过地基增强技术实现。在实际应用中,由于完好性性能要求最为严格,因而对于完好性的评估往往是整个评估过程中的难点。

本文针对地基增强系统完好性评估的问题进行了分析和研究,按照完好性风险分配的三类假设分别给出了其对应的评估方法,实现了评估结果与性能要求之间的严格对应。

本文首先介绍了卫星导航地基增强系统的工作原理,针对地面站算法处理流程和用户站算法处理流程做了详细的介绍,此外本文还重点讨论了地面完好性监视算法的原理,确定了完好性评估工作所包含的内容。本文还总结了国内外关于地基增强系统完好性评估方法的研究现状,并对现有的评估方法做了分析。

地基增强系统的完好性性能标准将可能的完好性风险分为了H0假设下的风险、H1假设下的风险和H2假设下的风险,针对H0和H1下的完好性评估问题,本文提出了基于区组最大值建模的极值模型和基于改进后的拉普拉斯尾部包络模型的评估方法。由于极值模型对样本底分布限制较少,基于样本得到的极值模型的偏差较小,缓解了由于误差的厚尾特性导致的分布尾的不确定性问题。对于传统的包络模型中阈值选择缺乏合理性的问题,本文给出了基于包络优度选择阈值的方法,降低了由于人为设置阈值导致的模型偏差。

由于H2假设下的完好性风险又地面站的监视算法进行识别和排除,所以本文将H2假设下的完好性评估问题转化为验证地面完好性监视算法阈值模型正确性的问题,并给出了各类完好性监视算法的经验阈值模型及参数,为地基增强系统的完好性监视算法的阈值设置提供了参考。

论文最后使用实测数据对GPS和北斗的地基增强系统的完好性性能进行了评估,给出了完好性风险概率的计算过程,并对极值模型和包络模型在评估问题中的表现进行了分析。