题目：基于地面监测的空间信号完好性技术研究

基于地面监测的空间信号完好性监测系统由导航卫星播发本星的空间信号完好性服务信息，以及时检测卫星空间段故障，进而在全球范围内提供满足非精密进近性能的导航服务，从而从根本上提高系统完好性性能。目前国内外对于地基完好性监测技术的算法研究尚未成熟，并且算法可行性有待验证，完好性参数模型有待优化。而我国北斗导航系统的完好性功能尚且处于设计阶段，因此研究地基完好性监测技术的算法模型可以为我国卫星导航系统的完好性建设提供一定的参考。

首先，本文提出了一种完好性分析方法来统计卫星空间信号误差的完好性风险，明确空间信号误差异常的特性、成因和概率。分析空间信号误差特性，建立有效拟合模型，确定常规值；设定异常值门限，实现潜在异常粗检测；明确异常因素，剔除非卫星本身异常因素；从卫星类型、年限、异常因素比例等多方面，全面分析空间信号误差的异常率。结合GPS系统卫星十年实测数据，验证该方法对空间信号误差异常率分析的有效性，旨在为未来北斗系统的空间信号误差故障率分析方法提供一定的参考。

其次，本文系统地分析了空间信号完好性监测系统的完好性监测机理，详细地解析了3个完好性参数——空间信号精度（SISA, Signal-in-Space Accuracy）、空间信号监测精度（SISMA, Signal-in-Space Monitoring Accuracy）、完好性标识（Integrity Flag）的物理概念和算法模型。并在此基础上，针对SISA模型和SISA/SISMA算法都涉及到的关键参数——最坏用户位置模型的不足之处，分别提出了改进算法。从坐标系转换角度，提出改进临界圆法，解决原算法对最坏用户位置的方位角几何关系转换的不确定性和复杂度问题，并从几何原理和与网格遍历法结果对比两个方面，验证算法的准确性。引入“截尾概率包络”概念，从严格数学意义上，论证了对原SISA模型对非零均值空间信号误差的过分包络问题。仿真验证了基于截尾概率包络的SISA模型对空间信号误差包络性能的改善。

最后，本文分别在实测数据环境和仿真环境下，对地基空间信号完好性监测技术进行了系统地性能分析。首先在仿真环境验证了系统完好性参数监测算法和故障检测的有效性，并从告警时间、风险概率、服务可用性三个方面开展关于完好性性能分析。随后结合GPS系统实测定位数据，验证了SISA算法的有效性，并且进一步分析基于截尾概率包络模型的SISA模型对卫星轨道误差包络性能的改善。