電離層閃爍對衛星導航信號及性能的影響機理研究

《電離層閃爍對衛星導航信號及性能的影響機理研究》是依託北京航空航天大學，由劉楊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電離層閃爍對衛星導航信號及性能的影響機理研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：劉楊
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

目前, 我國具有獨立自主智慧財產權的北斗二代導航系統已具備亞太地區的導航服務能力，北斗二代導航信號接收的測試和性能評估成為二代導航系統後期建設的主要攻關方向。我國空域約有三分之一處於電離層活動頻繁的低緯度地區，該區域的電離層閃爍對衛星導航信號及性能具有較大影響。本課題將結合我國北斗二代衛星導航系統技術現狀基礎，從導航信號傳播、接收和性能評估三個層面，深入研究我國空域範圍內電離層閃爍對導航信號性能的影響機理，通過自適應支持向量機對不同程度閃爍信號進行分類，實現電離層閃爍下高準確度導航信號建模；通過互動式多模型導航信號跟蹤構架實現電離層閃爍下導航信號高連續性跟蹤；通過聯合觀測量的自主完好性監測實現電離層閃爍下導航完好性高可靠性評估。從而突破電離層閃爍下北斗二代導航信號接收和導航性能提升的關鍵技術，以擴展其導航套用領域，為複雜條件下飛機、車輛等機動載體的高安全性運行提供理論儲備和技術支撐。

結題摘要

電離層閃爍對衛星導航信號產生影響主要表現在幅度的衰減和相位的震盪，進而影響導航信號的接收和使用。本項目研究了電離層閃爍對衛星導航信號及性能的影響機理，通過對地基衛星導航電離層閃爍監測數據進行時空統計分析和特徵關聯挖掘，驗證了電離層閃爍下導航信號幅度的逼近統計模型符合a-u分布；在此基礎上，考慮電離層閃爍下部分導航信號受到的衰減影響，形成強、弱導航信號共同存在的接收場景，設計雙門限導航信號檢測方法以降低強、弱導航信號互相關干擾對弱信號接收的影響；考慮電離層閃爍下導航跟蹤觀測量的不穩定性，設計了非線性濾波導航信號跟蹤方法和殘差卡方失鎖檢測機制，以提高電離層閃爍下導航信號跟蹤魯棒性；考慮到電離層閃爍下部分導航觀測量質量下降甚至失效，建立了面向航空運行的導航性能評估體制，並從理論上分析了電離層閃爍引起失鎖對導航精度、完好性等的影響；採用空地聯合電離層閃爍觀測數據，分析了南半球電離層閃爍的時空相關性、季節相關性，驗證了電離層閃爍與太陽活動、地磁活動之間的強耦合關係，並發現了一些電離層閃爍反映的異常空間天氣事件。本項目的研究為全面認知電離層閃爍與導航信號、性能之間的耦合機理奠定良好基礎，可套用於空間天氣監測、衛星導航、空天通信等領域。