● 摘要
导航星座自主导航将会是未来导航系统发展的一个重要趋势,对此,本文研究基于星间链路的星钟/星历完好性监测,主要探讨在不同星间观测关系下,基于星间链路的完好性监测的性能差异。首先,本文给出了基于星间链路完好性监测的仿真平台设计。给出了卫星星座的仿真,输入及输出参数。在此基础上研究了卫星星钟误差及星历误差的模拟,参考GPS Block IIR星载时频系统,模拟了星钟误差,星历误差模型则是基于一阶高斯—马尔可夫过程。同时,根据项目合作单位提供星间观测方案,建立了卫星间的观测关系。这些工作都为实现星间伪距观测量提供数据和几何基础,仿真平台最后得到星间伪距观测量,为后续的研究奠定了基础。其次,为了初步评估在不同星间观测方案对完好性监测的影响,本文在两种观测方案下,实现基于星间链路的卫星自主实时定位,比较两者的精度差异。由于星间观测的时序以及星上载荷问题,每颗卫星在每个时隙只能得到一个伪距观测量。针对此,本文采用了基于卡尔曼滤波的定位技术,充分利用到了历史观测信息,实现了基于星间链路的卫星自主实时定位,为后续的完好性监测做好准备。最后,本文分析了星上卫星故障的种类,仿真当卫星时频发生偏移和漂移时,可能导致的结果,并得出了何种情况下可以使用采用基于星间链路的完好性监测的结论。之后,借鉴RAIM的方法提出了基于“滑动窗口”的星间链路完好性监测方法。仿真结果给出了不同星间观测关系对于完好性监测的优缺点,回答了星间链路完好性监测适用何种星上故障的问题。
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