● 摘要
全球卫星导航系统(GNSS)发展至今,形成了美国的GPS(Global Positioning System)、俄罗斯的GLONASS(Global Navigation Satellite System)、欧洲的Galileo和我国北斗(BeiDou Navigation Satellite System)四大导航系统。卫星导航的研究成果在世界范围内多个领域发挥了举足轻重的作用。导航电文作为卫星通信的基础数据,对定位服务的效果有着直接且重要的影响。
本文开发并实现了一款GNSS导航电文分析软件,该软件包含已有各GNSS导航系统各频点电文结构参数展示;自定义电文的配置和修改;首次定位时间、GPS完好性、用户等效距离误差、参数表示精度和数据资源利用率等性能分析功能。介绍了软件各个主要模块功能和相应的关键算法。
首先,介绍了软件的总体设计。包括软件需求分析,主要功能和开发环境。详细介绍了软件各模块的功能和数据交互关系。介绍了软件的主界面设计与各控件的功能。
其次,对软件已有电文展示模块的实现和自定义电文配置模块进行介绍。以北斗导航系统电文为例分析了各已有GNSS导航电文的结构和参数特点,介绍了软件对于已有电文的存储、读取、绘制实现方法。介绍导航电文广播星历文件的读取。之后介绍了自定义电文的配置,包括配置流程、结构和参数的存储格式以及对自定义电文进行参数修改等功能。
最后,介绍了软件性能分析模块,主要包括首次定位时间、完好性水平保护级、精度(含用户等效距离误差和已有/自定义电文的参数表示精度)分析以及数据资源利用率的算法和实现流程。提出一种建模计算首次定位时间的方法,提高了首次定位时间计算效率的算法,并给出仿真结果验证了方法的正确性。同时对软件进行了测试,按测试用例介绍测试过程及方法,得到测试结果和简要总结。
该软件可以绘制导航电文的直观结构图,便于用户查阅GNSS电文的结构和参数,同时对由GNSS电文影响的导航性能给出可靠的评估结果,提高了对已有卫星导航电文性能评估的效率,具有一定的应用价值,为GNSS电文的创新性设计和其影响的导航系统的性能分析提供了有力支持。