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即将启用的GALILEO系统在许多方面具有GPS系统所不具备的优势和特点。该系统的建立和发展将具有广阔的应用前景。 鉴于GALILEO系统完备性理论研究和应用的需求,本文在研究有关GALILEO系统完备性的概念、基本原理和已有算法等的基础上,提出了相应的理论方法,给出了其算法模型,建立了一套较为系统的、具有GALILEO系统自身特点的完备性理论,为GALILEO系统完备性理论的应用和发展提供了基础资料。论文主要内容如下: 1.综合分析了现有GALILEO系统完备性概念和EGNOS/WAAS完备性基本理论方面的文献,明确了GALILEO系统中SISE、SISA、SISMA、WUL以及IF等概念、SISE/XPL预测机理和算法,系统化了GNSS完备性理论,总结了具有GALILEO自身特点的完备性理论雏形。 2.分析了卫星轨道误差预报的精度需求,给出了卫星轨道误差的矢量预报精度为0.36m,标量精度为0.63m;系统地总结了卫星轨道误差随时间的变化规律;在此基础上,研究、选择了时间序列理论预测轨道误差,得出了多项式模型是预测 SISE的基本模型的结论。在分析三次多项式时间序列预测SISE的基础上,研究了一种多项式时间序列模型预测SISE的新方法,该算法很大程度上提高了SISE的预测精度。 3.基于卫星轨道误差随时间的变化规律和卡尔曼滤波理论的特点,提出了多项式卡尔曼滤波预测轨道误差的新理论;以三次多项式为例,构建了状态转移矩阵和其它参数;提出了多项式卡尔曼滤波预测卫星轨道误差的思想和方法。模拟分析表明:轨道误差产生的曲线若为抛物线型,则两种模型分别适合预测不同的抛物线类型;若曲线近似为直线型时,利用二次多项式模型预测精度较高;若预测前为直线型,预测段为弧线时,利用二次或三次多项式模型预测精度都较低,但两种模型预测的结果分布在曲线两侧,即具有一定互补性。根据此特性,以二次多项式和三次多项式作为基本模型,取两种模型预测结果的平均值,作为最后的预测值。数据验证,该算法预测的精度和可靠性满足SISE的预报需求。 4.分析了WUL需要达到的精度要求,以及卫星至WUL的方向在地球球形体和椭球体的危险圆上的变化范围,得出:WUL仅在地球球形体的危险圆上进行估计,即可满足GALILEO全球和区域完备性监测系统的精度需求。在此基础上,研究了一种有效估计WUL的新方法,建立了其算法模型,并进行可靠性和适用性分析,验证了该方法计算简单,修正SISE的精度高,且适用于全球。 5.分析了我国及周边地区利用GALILEO GSS的两种布设方案监测SISE的精度,结果表明:(A)正常情况下,两种布设GSS的方案,监测SISE的精度仅在毫米的差别,其结果都不超过70cm,我国西南部的周边地区和东中沿海及近海区域,SISE的监测精度较低;(B)当我国周围Kra或Lus发生故障时,SISE监测的可靠性受到一定的影响,有必要在我国国内增设GSS。 6.以我国某一IGS作为候选的GSS,联合30个GSSs,并假设Kra或Lus发生故障时,SISE的监测精度,研究了GSS的候选站,验证了GSS选取的合理性和可靠性,且得出:利用URUM和XIAN联合监测的精度高,稳定性较好,可靠性较强,是GSS理想的候选站。 7.根据卫星定位原理,给出了SISE有效影响定位的等距离误差估计公式,提出了一种合理估计GALILEO VPL的新算法。