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1 篇 工学
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主题

1 篇 完好性可用性
1 篇 全球导航卫星系统
1 篇 可用性分析
1 篇 链路可用性
1 篇 多层映射
1 篇 数据龄期
1 篇 仿真模型可移植性...
1 篇 连续性可用性
1 篇 半马尔科夫过程
1 篇 ctmc
1 篇 精度可用性

机构

1 篇 国防科学技术大学

作者

1 篇 侯洪涛

语言

1 篇 中文

检索条件"主题词=连续性可用性"

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详细简洁

排序：

面向全球导航卫星系统的多层可用性分析方法研究

面向全球导航卫星系统的多层可用性分析方法研究

引用

作者：侯洪涛国防科学技术大学

学位级别：博士

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)作为人类社会的重大时空基础设施,有如人脑的导航功能一样,影响着人类活动的方方面面。随着各类导航应用的精度、时间和使用环境要求越来越高,高可用性已经成为GNSS设计和建... 详细信息

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)作为人类社会的重大时空基础设施,有如人脑的导航功能一样,影响着人类活动的方方面面。随着各类导航应用的精度、时间和使用环境要求越来越高,高可用性已经成为GNSS设计和建设时关注的重要指标之一,同时全球四大GNSS的逐步建成,导航可用性分析已经成为各大系统相互兼容定位避免风险的关键手段。开展面向GNSS全系统可用性分析研究,一方面能够评价现有GNSS满足导航用户需求的能力,促进其改进和优化,另一方面能够牵引在建GNSS的总体设计和约束各分系统的工程建设。论文围绕如何基于导航系统底层部件可靠性进行GNSS全系统可用性分析问题开展了深入研究,系统的提出了面向GNSS全系统可用性概念体系,突破了一些关键分析技术,比较好的解决了GNSS全系统可用性多层映射分析的相关理论、方法和技术问题。论文的主要工作及创新成果如下:(1)面向GNSS全系统可用性分析,提出了一种基于误差传递过程的可用性多层映射分析方法框架。通过分析底层部件可靠性向顶层服务可用性映射分析的困难,研究了GNSS系统基本工作过程,提出了面向GNSS信息信号工作过程的导航可用性层次概念体系,首次把GNSS可用性分为系统可用性、链路可用性和服务可用性三大类自底向上、依次递进的层次关系,系统、全面的描述了GNSS的各类可用性指标。基于此概念体系和GNSS用户等效距离误差(User Equivalent Range Error,UERE)在信息信号工作过程中的影响传递,提出了面向GNSS的可用性多层映射分析方法框架。本框架把导航可用性分为导航系统资源层、链路功能层和用户服务层三层,给出了各层可用性之间的映射影响关系模型,并通过定义各层可用性分析模型,构建了底层部件可靠性和大系统服务可用性之间的一体化影响关系。(2)针对GNSS单星可用性分析,建立了基于连续时间Markov链(Continuous-Time Markov Chain,CTMC)和半马尔科夫过程(Semi-Markov Process,SMP)的单星可用性分析模型。针对导航卫星中关键载荷寿命周期和维修时间服从指数分布的部件对单星导航任务功能的可用性分析,基于CTMC建模的相关假设,研究了导航卫星CTMC瞬时可用性分析的过程,建立了基于CTMC的导航卫星可用性的通用分析模型,并用单部件卫星的可用性计算方法进行了验证。针对不严格服从指数分布的载荷的可用性分析,研究建立了基于SMP的导航卫星降阶分析模型,不是一般性的给出了基于SMP的导航卫星可用性求解方法。同时,利用单星可用性的通用分析模型,构建了标准化的卫星属性权重指标,建立了面向能力测度的导航星座可用性分析模型。(3)为了建立系统可用性和服务可用性之间的关系,提出了一种面向数据龄期(Age of Data,AOD)影响的导航链路可用性映射技术方法。基于导航系统的求解原理和导航系统故障影响因素分析,研究了UERE的主要影响因素。从导航地面网络的角度,建立了包含导航信息完整性、准确性、时效性的导航信息可用性关键指标计算模型,据此提出了基于AOD的导航信息可用性计算模型,量化了信息可用性和AOD之间的映射关系。从信号覆盖性和健康性指标研究了导航信号可用性,建立了AOD与用户测距误差(User Range Error,URE)之间的线性影响关系模型,从而建立了基于AOD的UERE误差预测模型,并用GALILEO数据验证了此模型的合理性。(4)针对顶层服务可用性,建立了基于导航加权精度(Weighted Dilution of Precision,WDOP)求解的服务可用性分析模型。在分析均匀星座导航精度衰减因子DOP求解算法的基础上,研究了面向区域增强星座的加权DOP算法。针对精度仿真分析的时空有效性,研究得出了区域格网精度在[5o,9o]范围、时间分辨率在60秒的取舍原则,建立了面向区域增强星座的WDOP精度可用性计算模型。在详细研究导航系统完好性指标及其影响故障模式的基础上,分析了面向多GNSS系统的RAIM完好性算法,给出了区域加权多GNSS系统中的多颗故障星故障判断和识别的算法过程,建立了基于RAIM的多GNSS系统的完好性可用性分析模型。最后详细研究了包含精度连续性和完好性连续性的GNSS连续性的计算模型,并建立了基于WDOP的区域增强星座的连续性可用性分析模型。(5)在上述方法框架和可用性分析模型的基础上,基于仿真模型可移植性规范(Simulation Model Portability Standard 2.0,SMP2.0),建立了仿真分析模型框架,开发了面向可用性分析的导航领域模型体系,设计和实现了GNSS系统可用性分析仿真原型系统。最后以某区域增强导航星座的卫星备份

关键词：全球导航卫星系统可用性分析多层映射数据龄期 CTMC 半马尔科夫过程链路可用性精度可用性完好性可用性连续性可用性仿真模型可移植性规范

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