QZSS卫星导航系统的性能评估探究

来源: www.daniulw.com 发布时间:2020-07-28 11:01
论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:工程硕士
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摘 要 随着 GNSS 技术的发展,各种应用的不断扩展,卫星导航系统的性能备受用户关注,也已成为各系统竞争的重点.QZSS 是由日本建设的区域卫星导航系统,已于 2018 年 11 月 1 日正式运行,其覆盖范围包括我国东部和南海地区,可以作为我国北斗系统的一个补充.研究对 QZSS 系统的性能评估方法,并用实测数据进行验证,为完善卫星导航系统评估指标体系提供支持,同时对我国利用 QZSS 系统非常有必要,也可以为我国北斗系统的发展提供一些参考.

  论文主要研究内容和成果如下:

  1.本文首先总结了研究背景以及全球卫星导航系统监测评估、QZSS 卫星导航系统的研究现状,阐述了本文的研究目的及主要内容,概括了 QZSS 的组成及其功能.使用STK 软件对 QZSS 及 GPS 卫星星座进行仿真,分析 QZSS 的覆盖范围,及其对 GPS 系统可见卫星数、位置精度因子(PDOP)的增强.

  2.本文通过分析 QZSS 运行状态报告和 QZSS 广播星历参数,对 QZSS 系统 PNT 服务的运行状态进行研究,探讨 QZSS 系统对卫星运行状态的管理策略.分析表明,QZSS能够提前 7-10 天预报中断,计划中断时间留有富余量,中断后能快速恢复服务.在中断期间,会调整卫星轨道和卫星钟.本文分析了 QZSS 卫星多路径误差和高度角的关系,并和北斗系统进行了比较.结果表明 QZSS 卫星多路径误差大小与卫星高度角呈负相关;QZSS 卫星多路径误差大小及变化情况与同轨道类型的北斗卫星基本相同.

  3.本文利用 CODE 发布的全球电离层图(GIM),评估了 QZSS 广播电离层改正模型在服务区域内的性能,并和 GPS 电离层改正参数、北斗区域模型和北斗全球电离层改正模型进行比较.结果表明,在高纬度地区,QZSS 广播电离层模型改正效果最好;在中纬度地区,北斗全球电离层改正模型改正效果最好,QZSS 模型其次;赤道地区 QZSS模型改正效果最好.

  4.本文以精密星历为参考,评估了 QZSS 系统的广播轨道精度、广播钟差精度和SISRE.QZSS 卫星星历每小时发布一组,轨道误差每小时也会发生一次跳变,R、T、 N 三个方向跳变大小一般为分米级,个别时刻超过 1m.广播钟差误差在 4ns 以内波动,整体精度优于 3ns.SISRE 在 3m 以内波动,测试时间段的整体精度均满足 QZSS 性能评估标准中规定的 SISRE≤2.6m(95%).另外,本文也利用 SLR 数据分析了 QZSS 精密星历和广播星历精度.

  5.本文利用 IGS 测站实测数据,分析了 QZSS 对 GPS 在亚太地区的定位精度、连续性和可用性等服务性能的增强.结果表明在核心服务区域,QZSS 可以增强高截止高度角下的 GPS 服务性能,且截止高度角越大,效果越明显.

QZSS卫星导航系统的性能评估探究

  关键词:准天顶卫星导航系统,QZSS,性能评估,STK,广播星历,多路径效应,电离层延迟,轨道误差,钟差误差,SISRE,定位性能

  Abstract

  With the development of GNSS technology and the continuous improvement of variousapplications, the performance of satellite navigation systems has attracted the attention of users,and has become the focus of competition in various systems. QZSS is a brand new regionalsatellite navigation system built by Japan. It was officially launched on November 1, 2018. Itscoverage includes the eastern part of China and the South China Sea. It can be used as asupplement to the Beidou system in China. Study the performance evaluation method for theQZSS system and use the measured data for verification to provide support for improving thesatellite navigation system evaluation indicator system. At the same time, it is very necessaryfor China to use QZSS system, and it can also provide some reference for the development ofChina Beidou system.

  The main research contents and results of the thesis are as follows:

  1.This paper summarizes the research background and the research status of global satellitenavigation system monitoring and evaluation, QZSS satellite navigation system, expounds theresearch purpose and main content of this paper, and summarizes the composition and functionof QZSS. The STK software is used to simulate the QZSS and GPS satellite constellation, andthe coverage of QZSS is analyzed, and the number of visible satellites and positional accuracyfactor (PDOP) of the GPS system is enhanced.

  2. This paper analyzes the running status of QZSS system PNT service by analyzing QZSSrunning status report and QZSS broadcast ephemeris parameters, and discusses themanagement strategy of QZSS system for satellite running status. The analysis shows thatQZSS can predict the interruption 7-10 days in advance, and the planned interruption time willhave a surplus, and the service can be quickly restored after the interruption. Satellite orbits andsatellite clocks are adjusted during the interruption. This paper analyzes the relationshipbetween multipath error and elevation angle of QZSS satellite and compares it with Beidousystem. The results show that the QZSS satellite multipath error is negatively correlated withthe satellite elevation angle; the QZSS satellite multipath error size and variation are basicallythe same as those of the same orbit type Beidou satellite.

  3.In this paper, the global ionospheric map (GIM) released by CODE is used to evaluatethe performance of QZSS broadcast ionospheric correction model in the service area, andcompared with GPS ionospheric correction parameters, Beidou regional model and BDGIM.The results show that the QZSS broadcast ionosphere model has the best correction effect inhigh latitudes. In the mid-latitude region, the BDGIM has the best correction effect, followedby the QZSS model; the QZSS model in the equatorial region has the best correction effect.

  4.Based on the precise ephemeris, this paper evaluates the broadcast orbit accuracy,broadcast clock error and SISRE of the QZSS. The QZSS satellite ephemeris releases a groupevery hour, and the orbital jump will also occur once every hour. The R, T, and N directionsare generally decimeter-sized, and the individual moments exceed 1 meter. The broadcast clockerror fluctuates within 4ns and the overall accuracy is better than 3ns. SISRE fluctuates within3m, and the overall accuracy of the test period meets the SISRE≤2.6m(95%) specified in theQZSS-PS. In addition, it uses SLR data to analyze QZSS ephemeris accuracy.

  5. This paper uses the measured data of IGS station to analyze the enhancement of GPSby QZSS, in terms of positioning accuracy, continuity and availability. The results show that inthe core service area, QZSS can enhance the GPS service performance of high satellite elevation,and the higher satellite elevation, the more obvious the effect.

  Key words: Quasi-zenith satellite navigation system, QZSS, performance evaluation,STK, broadcast ephemeris, multipath effect, ionospheric delay, orbit error, clock error, SISRE,positioning performance

  目 录

  第 1 章 绪论......................................................................................................................1

  1.1 引言.....................................................................................................................1

  1.2 国内外研究现状.................................................................................................2

  1.2.1 卫星导航系统性能评估..........................................................................2

  1.2.2 QZSS 卫星导航系统 ................................................................................3

  1.3 研究目的及主要内容.........................................................................................4

  第 2 章 QZSS 卫星导航系统...........................................................................................6

  2.1 QZSS 概述 ...........................................................................................................6

  2.1.1 QZSS 系统概况 ........................................................................................6

  2.1.2 QZSS 发展历程 ........................................................................................8

  2.2 QZSS 系统组成 ...................................................................................................9

  2.2.1 地面系统..................................................................................................9

  2.2.2 卫星系统................................................................................................10

  2.2.3 姿态控制................................................................................................12

  2.2.4 导航信号................................................................................................13

  2.3 QZSS 卫星轨道仿真及覆盖范围分析 .............................................................14

  2.3.1 QZSS 卫星轨道仿真 ..............................................................................14

  2.3.2 覆盖性分析............................................................................................15

  2.3.3 PDOP 分析..............................................................................................16

  2.4 本章小结...........................................................................................................17

  第 3 章 QZSS 运行状态分析.........................................................................................19

  3.1 QZSS 运行状态 .................................................................................................19

  3.2 QZSS 广播星历参数 .........................................................................................21

  3.2.1 轨道参数................................................................................................21

  3.2.2 摄动参数................................................................................................22

  3.2.3 卫星钟参数............................................................................................23

  3.3 本章小结...........................................................................................................24

  第 4 章 QZSS 多路径效应分析.................................................................................... 25

  4.1 多路径效应研究的理论................................................................................... 25

  4.1.1 多路径效应............................................................................................ 25

  4.1.2 Anubis 软件............................................................................................ 26

  4.1.3 数据流程................................................................................................ 27

  4.2 实验分析........................................................................................................... 27

  4.2.1 QZSS 多路径效应分析.......................................................................... 28

  4.2.2 QZSS 与 BDS 多路径效应比较............................................................ 31

  4.3 本章小结........................................................................................................... 32

  第 5 章 QZSS 广播电离层改正模型精度评估............................................................ 33

  5.1 电离层研究的理论........................................................................................... 33

  5.1.1 电离层.................................................................................................... 33

  5.1.2 广播电离层改正模型............................................................................ 33

  5.1.3 全球电离层图........................................................................................ 36

  5.2 评估方法........................................................................................................... 37

  5.2.1 基于 CODE GIM 评估广播电离层精度.............................................. 37

  5.2.2 数据流程................................................................................................ 37

  5.2.3 广播电离层改正模型评估指标............................................................ 38

  5.3 实验分析........................................................................................................... 39

  5.4 本章小结........................................................................................................... 47

  第 6 章 QZSS 卫星星历精度评估................................................................................ 49

  6.1 广播星历精度评估........................................................................................... 49

  6.1.1 广播轨道评估方法................................................................................ 49

  6.1.2 广播钟差精度评估................................................................................ 50

  6.1.3 精度指标................................................................................................ 50

  6.1.4 短期分析................................................................................................ 51

  6.1.5 长期变化................................................................................................ 54

  6.2 利用 SLR 数据评估 QZSS 广播星历与精密星历.......................................... 56

  6.2.1 评估方法................................................................................................56

  6.2.2 实验分析................................................................................................57

  6.3 本章小结...........................................................................................................61

  第 7 章 QZSS 增强 GPS 亚太地区服务性能评估.......................................................62

  7.1 服务性能评估的基本理论...............................................................................62

  7.1.1 精度........................................................................................................62

  7.1.2 连续性....................................................................................................63

  7.1.3 可用性....................................................................................................63

  7.2 数据处理策略...................................................................................................64

  7.3 实验与分析.......................................................................................................65

  7.3.1 精度........................................................................................................65

  7.3.2 连续性....................................................................................................68

  7.3.3 可用性....................................................................................................69

  7.4 本章小结...........................................................................................................71

  第 8 章 总结与展望........................................................................................................72

  8.1 本文主要工作及结论.......................................................................................72

  8.2 研究工作的进一步展望...................................................................................74

  参考文献..........................................................................................................................75

  攻读硕士学位期间取得的研究成果..............................................................................80

  致 谢..............................................................................................................................81

  第1章 绪论

  1.1 引言

  随着科技的发展,人类的活动遍及地球每个角落,人们对位置服务在军事和民用上的需求不断增长.二战后,航天技术有了飞速发展,各国科学家开始研究如何通过人造地球卫星,为人类提供位置服务.经过几十年的发展,由美国建设的 GPS 成为世界上第一个提供全球、全天候、高精度服务的卫星导航系统,在军事和民用均发挥了重要作用,也使卫星导航定位技术产生了巨大的市场,促使各国发展自己的卫星导航系统,共同组成了全球导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS).

  GLONASS 系统最早在苏联时期开发,后由俄罗斯继续建设,经历数年资金短缺的困境,该系统在 2010 年实现对俄罗斯领土的 100%覆盖,2011 年恢复了 24 颗卫星的完整轨道星座,实现了对全球的全面覆盖.GALILEO 系统建设计划由欧盟提出,并在 2002年正式启动,目的是建设由欧洲自主控制的全球导航系统.由于欧盟各国对该项目存在分歧,使计划数次延后,目前该系统仍在建设,能够初步提供服务.北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)由中国自主研制和建设,北斗二号于 2012年在亚太地区提供区域服务,北斗三号基本系统于 2018 年 12 月 27 日提供全球服务.

  除了 GPS、GLONASS、GALILEO 和 BDS 四大全球系统,一些国家还建设了星基增强系统,如美国的 WAAS、俄罗斯的 SDCM、欧洲的 EGNOS 等,日本和印度亦建设了自己的区域卫星导航系统 QZSS 和 NavIC.QZSS 是由日本政府和企业共同研制的区域卫星系统,目的是增强日本地区卫星信号难以到达的山区和高楼林立的城市用户的定位和通信能力.该系统于 2010 年发射首颗卫星,2017 年发射 3 颗卫星,2018 年 11 月 1 日正式提供服务.

  GNSS 技术的发展也推动了各种应用的不断扩展,由于其重要的经济和军事作用,各国展开了激烈竞争.由于卫星导航系统的一些应用涉及到生命财产安全,不同领域的用户对卫星导航系统性能十分关注,因此卫星导航系统的性能已成为各系统竞争的重点.对卫星导航系统性能的测试评估是与导航系统建设同步进行的.测试评估一方面可以对导航系统的各项功能和性能进行验证,判断能否达到系统设计要求;另一方面能够实时监测卫星导航系统的运行状态,及时发现异常情况为系统运行提供保障,并为系统下一步的发展提供依据.

  QZSS 是一个全新的区域系统,其覆盖范围包括我国东部和南海地区,可以作为我国北斗系统的一个补充.研究对 QZSS 系统的性能评估方法和评估指标体系,并用实测数据进行验证,为建立完善的 QZSS 系统评估方法积累一定的经验,这对我国利用 QZSS系统非常有必要,也可以为我国北斗系统的发展提供一些参考.

  1.2 国内外研究现状

  1.2.1 卫星导航系统性能评估

  美国的 GPS 系统最早开展系统性能的监测评估,它继承了无线电导航领域评估精度的一些方法,又加入或修改了一些指标,使其符合卫星导航系统的特点,满足对系统进行验证需求.美国自 1993 年起,发布数个版本的《GPS 标准定位服务性能标准》,对卫星导航系统标准定位性能的概念进行了全面说明并给出了评估指标和标准,形成一套相对完整的卫星导航系统性能评估体系[1].

  除了美国官方,很多学者也对卫星导航系统的性能评估理论进行了研究.RemondiB W 对 GPS 广播轨道和精密轨道进行了比较研究,给出了轨道沿径向、切向、法向的精度对比图和统计数据[2].Karl Kovach 着重研究了卫星导航系统的精度、可用性、完好性和连续性等概念,并在此基础上提出了四大性能指标的关系模型[3].

  许多学者在 GPS 性能评估的基础上,也开展了对其他系统性能的评估.如Montenbruck O 等人,使用精密星历和精密钟差产品,对目前所有卫星导航系统的信号空间测距误差(SISREs)进行了分析,并用卫星激光测距数据独立评价轨道精度[4].Li S 等人对GPS的Klobuchar模型和Galileo的NeQuick广播电离层改正模型性能进行了研究,从预测总电子含量(TEC)和单点定位电离层延迟改正两个方面对模型进行了评估,结果表明 NeQuick 模型优于 Klobuchar 模型[5].Quan Y 等人通过观测多 GNSS 系统的零基线残差,对其信号质量进行评估,并研究了多 GNSS 多频信号对单历元定位精度和已知短基线下固定解的可用性[6].

  随着我国北斗卫星导航系统的建设,国内一些研究机构和学者开始对卫星导航系统监测评估的概念和评估方法及指标进行了一定的研究和探索.

  系统性的研究主要有:李作虎针对卫星导航系统的发展趋势,梳理了卫星导航系统性能评估的概念、内涵和外延,研究了卫星导航系统性能体系的基本框架、性能层次分解模型、性能评估的模型及关键算法,并进行了一系列实验分析[7].胡志刚以北斗导航系统为主,兼顾其他系统,为导航系统从空间信号层到服务层的评估指标和方法提供了理论依据,并设计了卫星导航系统性能评估软件系统,对北斗系统的空间信号精度、PNT性能等指标进行了分析[8].2018 年 12 月 27 日,随着北斗卫星导航全球系统正式运行,中国卫星导航系统管理办公室发布《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》2.0 版,在北斗 B1I 信号基础上,增加了 B3I、B1C 和 B2a 信号,规定了现阶段的北斗系统公开服务性能[9].

  此外,我国一些学者也对卫星导航系统监测评估某一方面进行了深入研究:香港学者刘志赵等人通过对全球 IGS 站 22 年的星历数据进行分析,对 GPS 广播电离层模型系数的异常进行了研究,分析表明该异常与太阳活动和 GPS 接收机类型有关系[10].郭斐等人对多个卫星导航系统的精密轨道和时钟产品进行了质量评估.通过比较各个分析中心之间的轨道和时钟产品,从而客观地了解它们的一致性.此外,还利用卫星激光测距对精密轨道进行了验证,并进行了精密单点定位试验[11].

  焦文海等学者结合北斗卫星导航系统的建设,设计了国际 GNSS 监测评估系统(iGMAS),作为独立第三方,以统一的标准,对各卫星导航系统的公开服务性能进行监测与评估,使用户能够实时地获取 GNSS 各系统的性能状态,并提供精密卫星轨道、钟差等产品[12].目前,该系统已初步建成,各项工作正在稳步推进.

  综合来看,随着全球卫星导航系统的不断发展,国内外关于卫星导航系统性能评估方面的研究从针对单一的 GPS 系统,到多系统多指标的综合研究,研究内容逐步深入,研究成果逐步增多,为卫星导航监测评估的发展积累了一定的研究基础.

  1.2.2 QZSS 卫星导航系统

  对于 QZSS 系统,一些学者的研究对该系统的初期设计及建设起到了重要作用.Motoyuki Kon 等学者在 2003 年,对 QZSS 系统的轨道设计,应用前景进行了研究.提出可以利用 QZSS 提供高精度的定位服务,为智能运输系统、紧急医疗服务、应急通信服务提供保障[13].2004 年,Falin Wu 通过软件仿真研究了三种 QZSS 卫星星座方案,给出了可见卫星数和 GDOP 的变化.结果表明, QZSS 不仅可以提高 GPS 的定位精度,延长定位的可用时间和区域,提供更好的 GDOP 值,而且可以提高日本及其周边地区的系统可靠性和载波相位定位能力.同时,作者还建议使用非对称"8"字形轨道方案[14].

  在对 QZSS 的监测评估方面,除了对包含 QZSS 的多系统性能评估的研究,一些学者也对 QZSS 进行了单独的研究.André Hauschild 使用日本 QZSS 系统首颗卫星 "Michibiki-Ⅰ"在 5 个 GNSS 跟踪站,卫星播发的 6 个信号中的 5 个信号的数据,分析讨论了接收机对不同信号测量的载噪比,并利用双频和三频组合对多径进行了评估,以及 QZSS 使用的两个独立天线的信号,确定卫星姿态[15].国内学者楼益栋从可用性、空间信号精度、用户动态精密单点定位几个方面对 QZSS 系统 L1-SAIF 与 LEX 两类增强信号在中国区域的性能进行较为全面的评估,结果表明 L1-SAIF 信号可以达到与目前的 SBAS 相同的精度,LEX 信号可以实现实时分米级定位[16].

  2017 年 QZSS 系统发射 2-4 号卫星之前,国内外学者对 QZSS 系统的研究多集中在2010 年发射的 1 号星.2018 年 11 月 1 日 QZSS 系统正式运行,相信对该系统的研究成果会越来越多.

  1.3 研究目的及主要内容

  基于目前 QZSS 卫星导航系统性能评估的研究现状,本文旨在卫星导航系统性能评估的理论和方法的基础上,对 QZSS 卫星导航系统的系统概况、运行状态、多路径效应、广播电离层改正模型精度、广播星历精度及对 GPS 定位服务性能的增强这几个方面进行研究,为未来对该系统的研究与应用提供参考.

  …………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件















 

  第8章 总结与展望

  8.1 本文主要工作及结论

  本文首先概括了 QZSS 卫星导航系统基本情况,梳理了 QZSS 系统的发展历程,并详细介绍了该系统的组成、卫星轨道、姿态控制模式和导航信号.其次,本文在研究卫星导航系统性能评估理论、方法的基础上,以 QZSS 卫星导航系统为核心,对其运行状态、多路径效应、广播电离层改正模型、广播星历精度及服务性能等几个方面,分章节进行了较为详细的评估,并和其他系统的性能进行了比较.本文的主要研究成果如下:

  (1)分析并总结了 QZSS 卫星导航系统的发展现状,梳理了其发展历程.总结了QZSS 地面系统及卫星系统的组成、卫星轨道的设计原则及轨道参数、QZSS 卫星零偏航和动态偏航两种姿态控制模式、QZSS 卫星发播的 8 种信号及其作用.使用 STK 软件对 QZSS 及 GPS 卫星星座进行仿真,研究 QZSS 的覆盖范围,及其对 GPS 系统可见卫星数、位置精度因子(PDOP)的增强,结果表明:QZSS 三颗 IGSO 卫星轨道倾角相同,J01 的升交点赤经和另两颗卫星相差 130°,J02 和 J03 相差 100°.QZSS 星下点轨迹呈上窄下宽的"8"字形,三颗卫星通过同一点的时间间隔约为 8 小时.QZSS 卫星覆盖区域约为东经 45°至西经 145°,可增加日本及其周边区域的 GPS 的平均可见卫星数3-4 颗,并优化空间几何构型,使 PDOP 减小 0.2-0.6.

  (2)通过分析 QZSS 运行状态及广播星历参数变化,探讨了该系统卫星运行的管理策略.结果表明,QZSS 能够做到提前 7-10 天预报中断,并在恢复运行后当天发布运行状态恢复报告.QZSS 实际中断时间比报告的计划中断时间短,计划中断时间留有富余量,计划中断后能快速恢复服务.在服务中断期间,会调整卫星轨道或卫星钟.

  (3)分析了 QZSS 卫星多路径误差和高度角及频率的关系,并和北斗系统进行比较.结果表明,QZSS 系统三颗 IGSO 卫星具有相同的星下点轨迹,卫星高度角变化规律相同,多路径误差变化规律亦相同,多路径误差大小与卫星高度角呈负相关,GEO 卫 星 J07 多路径效应变化稳定.QZSS 卫星多路径误差大小及变化情况和相同轨道类型的北斗卫星基本相同.

  (4)以 CODE GIM 为参考,评估了 QZSS 广播电离层改正模型在服务区域的性能,并和 GPS 电离层改正模型、北斗区域模型和北斗全球电离层改正模型进行比较.结果表明,高纬度地区(北纬 60°、南纬 60°),QZSS 广播电离层改正模型的余弦振幅为 0,模型值整体上更接近参考值,是4种模型中改正精度最好的,全天平均RMS小于7TECu.处于中纬度的北纬 30°地区,BDGIM 模型改正精度最好,4 个广播电离层改正模型全天平均 RMS 均小于 5TECu.同处中纬度的南纬 30°地区,BDGIM 改正精度最好,QZSS 模型次之,全天平均 RMS 小于 4TECu.赤道地区电离层 TEC 昼夜变化较大,GPS模型改正效果最好,四模型的全天平均 RMS 小于 6.5TECu.

  (5)以精密星历为参考,评估了 QZSS 系统的广播轨道精度、广播钟差精度和 SISRE.分析表明,QZSS 卫星星历每小时发布一组,其轨道误差每小时均会发生一次跳变,在 R、T、N 三个方向的跳变大小一般为分米级,个别时刻超过 1 米.QZSS 所有卫星的广播钟差误差均在 4 纳秒以内波动,整体精度优于 3 纳秒,其中 J01 卫星最小,优于 2.5纳秒.在测试时间段,J01、J03 和 J07 的钟误差有变小趋势.QZSS 系统四颗卫星的 SISRE均在 1.5m 以内波动,其中 J01 卫星最好,SISRE 为 0.7m.测试时间段的整体精度均满足 QZSS 性能评估标准中规定的 SISRE≤2.6m(95%).利用 SLR 数据评估 JAXA 发布的QZSS精密星历,J01卫星激光残差RMS为7.87cm,J02卫星激光残差RMS为11.86cm.评估 QZSS 广播星历,J01 卫星激光残差 RMS 为 24.71cm,J02 卫星激光残差 RMS 为 49.31cm.

  (6)利用 IGS 测站实测数据,分析了 QZSS 对 GPS 在亚太地区的定位精度、连续性和可用性等服务性能的增强.分析表明,在截止高度角较小时,GPS 服务性能较好,QZSS 对 GPS 服务性能的增强效果不明显.当截止高度角较大时,QZSS 系统可以很好的增强高截止高度角下的 GPS 服务性能.截止高度角为 40°时,QZSS+GPS 组合模式可使定位精度提升 1m,增加连续性,主要区域可用性大于 0.5.对于 QZSS 系统服务区域边缘的用户,QZSS 对 GPS 服务性能的提升较小.

  8.2 研究工作的进一步展望

  本文梳理了 QZSS 卫星导航系统的发展现状,研究了服务性能评估理论与方法,并对 QZSS 的一些性能指标进行了评估和分析. 但是,本文对 QZSS 系统性能研究的深度和广度还不足,需要进一步扩展和完善.未来需要继续开展的工作是:

  (1)由于 QZSS 系统正式运行时间较短,可用数据较少,因此对该系统的评估工作仅局限在较短时间,未能进行长期的全面的评估分析.随着数据增多,下一步将跟踪QZSS 系统的发展,对其性能进行持续的监测与评估.

  (2)导航系统星载原子钟是确定卫星星上时间基准的一个主要组成部分,评估分析星载原子钟性能尤为重要.QZSS 搭载铷原子钟,下一步将对 QZSS 星载原子钟的频率准确度、漂移率和稳定度进行评估分析.

  (3)QZSS 发布类似 SBAS 的亚米级 L1-SAIF 和高精度的 LEX 两种增强信号,下一步将对这两种增强信息的服务性能进行评估分析.
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