● 摘要
随着卫星导航系统的不断发展和完善，在定位精度提升的同时，对系统完好性的研究受到越来越多的关注，将星间链路的测距信息用于卫星导航系统的性能提升成为未来发展的必然趋势。本文侧重于利用星间链路的观测，实现导航系统的卫星自主定位以及全球空间信号完好性的监测。具体研究内容包括以下几点：
第一，GPS现代化中的一个重要变化，就是将电文中的用户距离精度(User Range Accuracy, URA)定义为空间信号完好性监测参数，并对其定义、精度、参数设置和使用方式进行了变化。针对这些变化，利用国际卫星导航服务组织(International GNSS Service, IGS)的GPS广播和精密星历，处理2001~2012年间的所有卫星实测数据，分析星历/星钟误差和用户距离误差的变化情况，利用“包络”和空间误差椭球的概念解释了URA演化的原因，随后介绍了用户端使用URA进行定位和完好性保护级计算的过程，并分析了URA的这些变化对用户端使用的影响。
第二，使用“时分多址”、“固定链路”两种不同的链路形式，针对相对定位下产生的误差扩散，提出了一种基于位置误差质量等级约束的星地联合定位模式，利用序贯卡尔曼滤波的方式进行卫星自主定位，分析了地面站、质量等级等条件对定位结果的影响，最终实现了米级的定位精度。利用定轨结果，通过空间误差椭球实现完好性监测参数计算，针对难以求得解析解的问题，使用三种简化方法：等体积球法、矢量和法、标量和法。从定轨协方差阵来看，等体积球法更合理，分别计算星历参数和星钟参数，可实现空间信号完好性监测。
第三，星地联合的完好性监测过程中，针对星钟的慢漂故障无法实现全球的实时参数监测的问题，提出了一种借鉴接收机自主完好性监测算法实现星钟慢漂监测的方案，对星间测距进行一致性比对，结果表明可满足虚警率10-5/h，漏警率10-3/h的监测要求，但监测速度的提升等工作还有待研究。
本文集中利用星间链路信息，采用星地联合的观测方式实现空间信号完好性监测参数的计算、预报，并对星钟慢漂故障进行了实时监测，结合卫星自主完好性监测(SAIM)手段，将有效实现卫星导航系统全球完好性监测的性能要求。