王官龍，崔曉偉，陸明泉

清華大學(xué) 電子工程系，北京 100084

北斗三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法

王官龍，崔曉偉*，陸明泉

清華大學(xué) 電子工程系，北京 100084

基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的海基精密進近與著陸系統(tǒng)(JPALS)是未來艦載機自主著艦引導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展方向。針對當前海基JPALS導(dǎo)航算法的研究都是基于雙頻觀測量，存在無幾何濾波時間長、要求的偽距觀測量精度較苛刻的問題，提出一種在北斗(BDS)?；鵍PALS中使用三頻觀測量的無故障導(dǎo)航算法。通過對在中國東海釣魚島海域7天時間使用該導(dǎo)航算法用于精密進近引導(dǎo)的性能進行仿真分析，結(jié)果表明：該北斗?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法使用B1/B2寬巷和B1/B3中巷組合的無幾何模糊度預(yù)濾波架構(gòu)只需要8 min無幾何濾波時間就能實現(xiàn)?；鵍PALS要求的性能，而且其對偽距觀測量的精度要求甚至可以放寬到50 cm，使北斗海基JPALS的可用性性能大大提高。此外，載波相位觀測量精度不能超過0.7 cm時，該北斗三頻?；鵍PALS算法能在3 n mile外就實現(xiàn)模糊度固定，使高精度載波相位提早用于?；鵍PALS精密進近引導(dǎo)。

?；鵍PALS；北斗；三頻；無幾何預(yù)濾波；觀測量精度

美國海軍基于GPS差分載波相位相對定位技術(shù)發(fā)展的?；苓M近與著陸系統(tǒng)(Sea-Based Joint Precision Approach and Landing System， SB-JPALS)，實現(xiàn)了艦載機在極端氣象條件和復(fù)雜電磁環(huán)境下自動引導(dǎo)著艦，極大提高了著艦效率和安全性。為保證著艦安全，?；鵍PALS對定位精度、完好性、連續(xù)性、可用性都提出了很高的要求：完好性風(fēng)險<1×10-7，垂直告警限(Vertical Alert Limit，VAL)<1.1 m，可用性>0.997[1]。

?；鵍PALS使用載波相位作為觀測量實現(xiàn)高精度定位，首先必須在飛行中可靠地解決模糊度固定問題[2]。美國為其設(shè)計了一種使用GPS雙頻觀測量的無故障導(dǎo)航算法架構(gòu)，其算法的實現(xiàn)過程可分為前后緊密相聯(lián)的兩個階段：第1階段是在艦載機接近航母前，艦載?；鵍PALS計算機和航母?；鵍PALS參考站處理系統(tǒng)分別獨立地進行無幾何的非差寬巷(Wide-Lane, WL)模糊度低通濾波處理，估計出高精度的無幾何非差寬巷模糊度的浮點值及其方差；第2階段是在艦載機接近航母(距離小于0.25 n mile)時，艦載海基JPALS計算機在本地聯(lián)合收到航母?；鵍PALS參考站觀測數(shù)據(jù)，組成雙差相對定位觀測方程，幾何冗余固定模糊度，求解相對位置向量[3-4]，估計定位完好性和可用性。在載波相對定位中，為提高第2階段的相對位置向量估計精度，應(yīng)盡可能多地固定模糊度整數(shù)值，但為保證定位誤差滿足系統(tǒng)完好性風(fēng)險要求，幾何冗余模糊度的錯誤固定概率又必須小于設(shè)定的數(shù)值，這些需求對當前的北斗(BDS)實際偽距(33 cm[5])和載波相位測量值精度來說，第1階段的無幾何低通濾波大約需要15 min以上的連續(xù)時間[6-7]。一旦在無幾何濾波過程中，因艦載機高動態(tài)、嚴重的多徑、干擾等導(dǎo)致信號失鎖，發(fā)生周跳，則整個預(yù)濾波過程就可能要重啟，這嚴重威脅?；鵍PALS第2階段的幾何冗余算法可用性。

當前，北斗系統(tǒng)為授權(quán)用戶提供3個頻率的導(dǎo)航信號，三頻觀測量不僅對飛行中可靠的周跳檢測有極大優(yōu)勢[8]，而且能提供更多的冗余觀測量，明顯增強海基JPALS的接收機自主完好性監(jiān)測(RAIM)能力[9]。本文在參考GPS 海基JPALS雙頻導(dǎo)航算法架構(gòu)的基礎(chǔ)上[6]，將其無故障導(dǎo)航算法的處理思路拓展到使用北斗三頻信號，設(shè)計了一種新的基于北斗三頻觀測量的海基JPALS無故障導(dǎo)航算法。通過在中國東海海域，對北斗海基JPALS精密進近引導(dǎo)性能仿真結(jié)果顯示：與北斗雙頻導(dǎo)航算法架構(gòu)相比，在相同的載波相位測量精度下，使用北斗三頻算法架構(gòu)能明顯縮短需要的無幾何低通濾波時間，放寬對偽距測量精度要求，極大地提高了系統(tǒng)可用性；而且該三頻?；鵍PALS算法能在距離航母3 n mile就實現(xiàn)模糊度固定，使高精度載波相位觀測量提早用于故障檢測，極大地提高了載波相位觀測量的使用效率。此外，該三頻?；鵍PALS算法應(yīng)用非常靈活，在北斗某一頻點存在干擾無法使用時，能自動退化到使用雙頻觀測量的算法架構(gòu)，具有極強的系統(tǒng)魯棒性。通過本文的研究，可為將來中國發(fā)展基于北斗系統(tǒng)的?；鵍PALS的算法選擇提供參考。

1 算法數(shù)學(xué)模型

北斗三頻?；鵍PALS導(dǎo)航算法基本處理思路采用與雙頻架構(gòu)相似的兩階段導(dǎo)航算法。該兩階段無故障導(dǎo)航算法的成功基礎(chǔ)是第1階段的無幾何組合模糊度低通濾波處理，為保證第2階段的相對定位結(jié)果完好性，一般要求幾何冗余模糊度錯誤固定概率小于系統(tǒng)整體的完好性風(fēng)險概率一個數(shù)量級，本文中設(shè)定允許的最大模糊度錯誤固定概率為1×10-8[2]。

1.1 無幾何低通濾波處理

北斗3個頻率的觀測量可以低通濾波估計出3組無幾何的非差組合模糊度浮點值及其方差，分別是：B1/B2寬巷，B1/B3中巷(Medium Lane，ML)，B2/B3超寬巷(Extra Wide Lane，EWL)。這里以北斗B1/B3中巷組合為例說明北斗?；鵍PALS的無幾何非差模糊度低通濾波處理過程。

用戶對北斗衛(wèi)星i的B1、B3雙頻載波相位聯(lián)合偽距觀測量計算無幾何非差組合模糊度浮點值的過程為[6]

(1)

(2)

第1階段的無幾何非差中巷模糊度低通濾波處理在艦載機和航母參考站分別獨立進行[2]，分別得到各自的無幾何中巷模糊度浮點估計值及其方差。在艦載機進入航母參考站數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)范圍后[2]，開始激活第2階段的相對位置求解處理過程。

1.2 三頻?；鵍PALS幾何冗余相對定位算法

當機載?；鵍PALS計算機收到數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送來的航母?；鵍PALS參考站低通濾波處理得到的無幾何模糊度浮點值和方差，以及原始載波相位觀測量后，就可以對本地和參考站的無幾何中巷模糊度浮點值做雙差處理，消除殘留的頻間偏差[1]，對本地和參考站相同時間標的載波相位觀測量作雙差處理，消除觀測量中的衛(wèi)星和本地鐘差誤差、電離層延遲和對流層延遲誤差、頻間偏差和星歷誤差[10]，然后開始相對定位計算。

海基JPALS使用北斗三頻觀測量，可以低通濾波處理得到無幾何的北斗寬巷、中巷和超寬巷3個組合模糊度的浮點值和其方差，將3個無幾何組合模糊度計算的雙差值表示為單頻雙差模糊度相減的形式，如式(3)～式(5)所示[1,11]。三頻載波相位雙差相對定位的數(shù)學(xué)表達式如式(6)～式(8)所示[10]。

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

式(3)～式(5)的3個無幾何組合模糊度中，有2個無幾何模糊度是不相關(guān)的[10]，從中取2個雙差模糊度方程，聯(lián)合式(6)～式(8)的載波相位雙差相對定位方程組成北斗三頻?；鵍PALS的無故障導(dǎo)航算法數(shù)學(xué)方程[1,4,11]。這樣依據(jù)選取的雙差模糊度的組合不同，有3種形式的三頻海基JPALS無故障導(dǎo)航算法可用，分別是：寬巷和中巷組合三頻算法、中巷和超寬巷組合三頻算法、寬巷和超寬巷組合三頻算法。經(jīng)過仿真分析，寬巷和中巷組合三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法具有最好的應(yīng)用性能，因此這里只給出該三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法的相對定位數(shù)學(xué)方程，對所有可用衛(wèi)星(假設(shè)在艦載機和航母間共有n顆可用衛(wèi)星)的雙差方程進行聯(lián)合處理，表示為矩陣形式

(9)

式中：G為(n-1)×3的雙差相對定位幾何觀測矩陣；I為(n-1)×(n-1)的單位矩陣。將式(9)簡化為

z=Hx+v

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

式中：Kffd為與系統(tǒng)完好性風(fēng)險(1×10-7)一致的完好性乘數(shù)，為5.33。當VPL

1.3 有單頻干擾時的切換算法

北斗三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法在處理過程中，如果某一頻點由于存在干擾或故障而不可用，該三頻算法可以自動切換到北斗雙頻?；鵍PALS算法，從而保持整個精密進近引導(dǎo)過程的連續(xù)性和可用性。這里假設(shè)北斗B2頻點不可用，則式(9)的三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法方程變?yōu)?/p>

(15)

而其觀測量誤差協(xié)方差矩陣變?yōu)?/p>

(16)

雙頻算法的狀態(tài)向量求解、模糊度整數(shù)固定、位置向量及誤差方差的更新計算、性能評估與三頻算法一致。

2 仿真分析

對本文設(shè)計的北斗三頻?；鵍PALS導(dǎo)航算法性能進行仿真分析，評估其對偽距、載波相位觀測量精度，以及預(yù)濾波時間的需求。

2.1 無幾何模糊度濾波

在艦載機?；鵍PALS計算機和航母參考站?；鵍PALS計算機處分別使用一階馬爾可夫隨機過程仿真對式(1)計算的無幾何非差中巷模糊度進行低通濾波處理，該低通濾波處理過程可模型化為一階馬爾可夫隨機過程，濾波后的無幾何模糊度方差可表示為[4]

(17)

(18)

圖1 無幾何模糊度預(yù)濾波仿真
Fig.1 Geometric-free ambiguity pre-filtering simulation

實際觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計的艦載機和航母接收機多徑誤差自相關(guān)常數(shù)為5 s和60 s[1]，為方便仿真分析，這里將艦載機和航母無幾何低通濾波的觀測量多徑誤差自相關(guān)常數(shù)統(tǒng)一設(shè)為60 s[2]。圖1是對該無幾何低通濾波過程中對北斗B1/B3中巷模糊度在載波相位精度0.7 cm時的仿真結(jié)果。圖中棕色虛線是在有8顆衛(wèi)星所要求整體的模糊度錯誤固定概率低于1×10-8時，要求的中巷模糊度誤差標準差應(yīng)低于0.08周。

從圖1中看到，在當前北斗偽距觀測量精度為33 cm時[5]，所需要的預(yù)濾波時間將近20 min，這一預(yù)濾波時間長度要求可在第2階段的幾何冗余模糊度固定方法中壓縮。

2.2 三頻?；鵍PALS觀測量精度要求

使用式(13)給出低通濾波后模糊度浮點值方差，則其雙差模糊度協(xié)方差矩陣為

(19)

(20)

圖2 北斗三頻?；鵍PALS算法觀測量精度
Fig.2 Measurements accuracy for BDS triple-frequency sea-based JPALS

為降低仿真復(fù)雜度，合理的設(shè)定仿真中在艦載機和航母參考站有相同的觀測量精度、濾波時間[2]。圖2是在8 min(包括無幾何濾波時間和幾何冗余定位時間，因幾何冗余定位處理時間很短，只有十幾秒，因此本文統(tǒng)稱為無幾何低通濾波時間)無幾何濾波時間下使用北斗三頻?；鵍PALS寬巷和中巷組合算法、中巷和超寬巷組合算法、寬巷和超寬巷組合算法的偽距和載波相位觀測量精度仿真結(jié)果。從圖2看到，在北斗三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法中：① 寬巷和中巷組合算法性能最好，對偽距測量精度的要求最寬，載波相位測量精度0.7 cm時(實際測量中，高精度接收機對載波相位跟蹤精度可達到0.01周，換算為長度大約為0.2 cm，如果加上使用陣列天線引入0.01～0.02周的誤差和從接收機天線到艦載機起落架的換算誤差，總的載波相位誤差為0.6 cm，因此0.7 cm載波相位精度設(shè)定能夠滿足北斗?；鵍PALS實際使用需求)[1]，偽距精度要求可放寬到40 cm(對應(yīng)實測偽距精度為33 cm)[5]；② 寬巷和超寬巷組合算法的性能最差，8 min的濾波時間不足以固定足夠數(shù)量的模糊度，不宜在北斗三頻?；鵍PALS算法中采用；③ 中巷和超寬巷組合算法的性能居中，當前的偽距測量精度能夠滿足其要求。綜上所述，北斗三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法應(yīng)采用寬巷和中巷組合的無幾何模糊度濾波算法。

2.3 三頻?；鵍PALS精密進近性能

將2.2節(jié)仿真分析得到的滿足海基JPALS性能需求的北斗三頻觀測量精度和濾波時間數(shù)據(jù)，用于?；鵍PALS的精密進近性能仿真。

艦載機從決定返航開始，在距離航母大約為15 n mile時，進入航母戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)范圍，在距離航母3 n mile時，航母自動著艦系統(tǒng)引導(dǎo)操作啟動，大約0.5 n mile時，航母光學(xué)助降系統(tǒng)開始工作，艦載機據(jù)此下滑著艦[18-20]。依據(jù)典型的艦載機引導(dǎo)著艦過程，特將北斗?；鵍PALS的艦載機引導(dǎo)精密進近著艦過程模型化為如下過程[16]：① 艦載機在距離航母20 n mile外開啟艦載?；鵍PALS處理計算機，開始進行無幾何模糊度低通濾波處理，使得到最后著艦，大約有8 min以上的無幾何模糊度濾波時間；② 在距離航母3 n mile處開啟?；鵍PALS精密進近引導(dǎo)操作處理，包括組成三頻載波相位雙差相對定位觀測方程、聯(lián)合寬巷和中巷無幾何模糊度、固定滿足?；鵍PALS完好性風(fēng)險要求的部分單頻模糊度整數(shù)、解算艦載機相對航母的相對位置、計算完好性風(fēng)險和可用性(為說明北斗三頻海基JPALS定位引導(dǎo)質(zhì)量，仿真中在精密進近中每一個點都進行幾何冗余的相對位置解算、完好性計算和可用性判斷等處理)；③ 在精密進近引導(dǎo)操作過程中，設(shè)定艦載機沿3°迎角直線下滑著艦，且一直保持140 n mile/h的速度不變，直到艦載機接觸航母觸艦點。

精密進近仿真分析條件的設(shè)置大致與北斗三頻?；鵍PALS的觀測量精度性能要求仿真處理一致，除了將仿真間隔調(diào)整為10 min進行一次精密進近引導(dǎo)仿真，相對定位頻率1 Hz，在7天的仿真時間內(nèi)共有1 008條精密進近引導(dǎo)操作下滑線。

圖3 北斗三頻海基JPALS精密進近引導(dǎo)性能
Fig.3Performance of precise approach for BDS triple-frequency SB -JPALS

圖3采用寬巷和中巷組合對無幾何模糊度進行低通濾波處理，預(yù)濾波時間8 min時的北斗三頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法的精密進近引導(dǎo)性能仿真結(jié)果。其中，為以更加形象的方式說明北斗觀測量(偽距和載波相位)精度對北斗三頻?；鵍PALS引導(dǎo)質(zhì)量的影響，圖3中同時給出了3種觀測量精度時，?；鵍PALS精密進行引導(dǎo)質(zhì)量曲線。其中紅色實線是?；鵍PALS引導(dǎo)質(zhì)量要求的VAL[16]。

圖3中，為了更清晰地顯示北斗三頻海基JPALS的引導(dǎo)質(zhì)量，這里情況1(藍線)為精密進近仿真曲線中VPL最大的一條，看到在偽距測量精度40 cm，載波相位測量精度0.7 cm的觀測量精度下，北斗三頻?；鵍PALS精密進近引導(dǎo)可用性達到100%。情況2(綠線)為所有在精密進近仿真曲線中VPL有超過VAL的曲線，從圖3中看到只在距離航母0.25 n mile左右的引導(dǎo)性能不能滿足?；鵍PAS要求，但是在0.2 n mile以內(nèi)的引導(dǎo)性能完全滿足?；鵍PALS引導(dǎo)質(zhì)量要求，整體的導(dǎo)航可用性達到99.89%，符合?；鵍PALS可用性要求。情況3(青色線)中，從右開始VPL值等于VAL的情形表示精密進近仿真中模糊度整數(shù)固定達不到完好性風(fēng)險要求階段，這里也只畫出了所有模糊度達不到固定要求的曲線，看到：將載波相位測量精度放寬到0.8 cm，系統(tǒng)的可用性急劇降低，滿足幾何冗余模糊度固定概率要求的可用性只有17%，即使載波相位測量精度為0.75 cm時，滿足幾何冗余模糊度固定概率要求的可用性也只有97%，說明北斗三頻?；鵍PALS采用寬巷和中巷無幾何模糊度組合的無故障導(dǎo)航算法載波相位觀測量精度不宜超過0.7 cm。

在北斗三頻?；鵍PALS某一頻點不可用時，該三頻算法自動轉(zhuǎn)化為雙頻?；鵍PALS導(dǎo)航算法，對北斗雙頻?；鵍PALS算法的精密進近引導(dǎo)性能進行仿真分析，仿真條件的設(shè)定與三頻算法精密進近引導(dǎo)仿真一致,圖4為北斗雙頻?；鵍PALS無故障導(dǎo)航算法精密進近引導(dǎo)性能仿真結(jié)果。北斗三頻?；鵍PALS轉(zhuǎn)化為雙頻?；鵍PALS有3種情況：情況1是在B3頻點不可用時，轉(zhuǎn)化為B1/B2寬巷雙頻海基JPALS，設(shè)定要求的偽距測量精度為35 cm，載波相位測量精度為0.8 cm，無幾何濾波時間為13 min，系統(tǒng)可用性能達到99.72%，且在0.1 n mile內(nèi)的精密進近引導(dǎo)性能全部滿足?；鵍PALS要求，仿真結(jié)果如圖4(a)綠色線所示；情況2是在北斗B2頻點不可用時，三頻?；鵍PALS算法轉(zhuǎn)化為B1/B3中巷雙頻算法，在設(shè)定偽距測量精度為35 cm，載波相位測量精度為0.7 cm，無幾何濾波時間為13 min時，系統(tǒng)的可用性達到99.86%，且在0.25 n mile內(nèi)精密進近引導(dǎo)性能全部滿足?；鵍PALS要求，仿真結(jié)果如圖4(a)藍色線所示(其中，為清晰顯示北斗雙頻?；鵍PALS精密引導(dǎo)性能，這里只給出了精密進近中VPL有超過VAL情況的曲線)；情況3是在北斗B1頻點不可用時，B2/B3超寬巷模糊度雖然波長較長，超寬巷模糊度整數(shù)值較容易固定(距離航母10 n mile就可固定超寬巷模糊度)，但是超寬巷雙頻算法并不能滿足?；鵍PALS的最后精密進近階段的精度要求，圖4(b)為無幾何濾波時間為10 min，偽距精度為40 cm，載波相位測量精度為0.5 cm時的北斗超寬巷?；鵍PALS精密進近引導(dǎo)質(zhì)量曲線。

圖4 北斗雙頻海基JPALS精密進近引導(dǎo)性能
Fig.4Performance of precise approach for BDS dual-frequency SB -JPALS

在圖4(a)的北斗寬巷和中巷雙頻?；鵍PALS算法中，如繼續(xù)放寬對載波相位的測量精度，將不能滿足海基JPALS可用性要求，而放寬偽距精度要求就必須增加無幾何濾波時間。對于北斗B1頻點不可用的北斗超寬巷?；鵍PALS算法，即使加長濾波時間，一般只能固定3～4顆衛(wèi)星的單頻模糊度，導(dǎo)致定位算法的衛(wèi)星空間幾何較差，且故障檢測能力也不強，因此先濾波后固定模糊度的兩階段?；鵍PALS導(dǎo)航算法思路并不適合，需要研究新的導(dǎo)航算法架構(gòu)，一種可行的方法是借鑒民航的單頻精密進近引導(dǎo)算法，但也存在需要較長時間模糊度固定和有幾何定位可靠性不高問題，這一問題是下一階段?；鵍PALS算法研究的方向。

3 結(jié) 論

對北斗?；鵍PALS使用三頻觀測量的無故障導(dǎo)航算法進行了研究。在給出該相應(yīng)算法的數(shù)學(xué)方程及觀測量協(xié)方差矩陣后，使用仿真分析方法，對該方法在中國東海釣魚島海域的海基JPALS精密進近引導(dǎo)性能進行了評估。結(jié)果顯示：

1) 北斗三頻?；鵍PALS在偽距觀測量精度為40 cm，載波相位測量精度為0.7 cm時，只需要8 min無幾何濾波時間，能完全滿足?；鵍PALS在3 n mile內(nèi)的精密進近引導(dǎo)質(zhì)量性能需求，即使將偽距測量精度要求放寬到50 cm，也能滿足距離航母0.2 n mile內(nèi)的?；鵍PALS性能需求，但是該三頻算法使用的限制條件是載波相位測量精度不能超過0.7 cm，否則將不能滿足完好性風(fēng)險要求的模糊度正確固定概率。

2) 北斗?；鵍PALS三頻算法相比雙頻算法，能明顯縮短需要的無幾何低通濾波時間，放寬對偽距測量精度要求，極大的提高北斗?；鵍PALS的可用性。

需要說明的是，本文使用仿真分析方法驗證了北斗三頻海基JPALS的良好性能，本文對觀測量誤差作了簡化處理，只基于常見誤差源給出了統(tǒng)一的觀測量精度要求，而海基JPALS的實際工程應(yīng)用環(huán)境非常復(fù)雜，還存在射頻干擾、天線相位中心變化、載體運動引起的天線旋轉(zhuǎn)偏差、參考站測量值位置轉(zhuǎn)換誤差、為抗干擾使用陣列天線引入的誤差等沒有單獨給出誤差精度模型。因此，以后的北斗?；鵍PALS工程發(fā)展中，還需要對實際環(huán)境中上述多種觀測誤差進行研究、評估，進行建模分析，給出符合實際使用環(huán)境的觀測量精度模型，保證系統(tǒng)的實用性。同時，北斗是一個包含地球同步軌道(GEO)、傾斜地球同步軌道(IGSO)和MEO 3類衛(wèi)星的異構(gòu)導(dǎo)航星座，3種衛(wèi)星由于相對用戶的空間幾何變化速度不同，導(dǎo)致?；鵍PALS使用的最優(yōu)無幾何濾波時間在不同類型衛(wèi)星間是不同的，如何更好地利用北斗特殊星座的優(yōu)勢，提高其在?；鵍PALS完好性、可用性性能是以后北斗?；鵍PALS的重要研究方向。

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Triple-frequencysea-basedJPALSfault-freenavigationalgorithmforBDS

WANGGuanlong1,*,CUIXiaowei1,LUMingquan1

DepartmentofElectronicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China

Basedonthenavigationsatellitesystem,sea-basedJointPrecisionApproachandLandingSystem(JPALS)representsthedirectionoffuturedevelopmentoftheshipboardaircraftauto-landingtechnology.Thecurrentresearchesonsea-basedJPALSnavigationalgorithmisbasedondual-frequencymeasurements,whichhastheproblemoflonggeometric-freefilteringperiodandstringentrequirementoftheaccuracyofpseudo-rangemeasurements.Sointhisdissertation,prototypealgorithmsforsea-basedJPALSbasedontriple-frequencymeasurementsofBeidouNavigationSatelliteSystem(BDS)isproposed.Theresultsof7dayssimulationanalysisatseaareaofChinaDiaoyuislandsshowthatitonlytakes8minofgeometric-freefilteringtimeforthisthree-frequencynavigationalgorithmtoachievetherequiredperformanceofsea-basedJPALSbyusingtheB1/B2Wide-LaneandB1/B3Medium-Lanecombinationfortriple-frequencygeometric-freeambiguitypre-filteringalgorithm.AndtheavailabilityperformanceofBDStriple-frequencysea-basedJPALScanbeenhancedgreatlyeveniftheaccuracyofpseudo-rangemeasurementsisrelaxedtoasmuchas50cm.AndanotheradvantageofthisBDStriple-frequencysea-basedJPALSalgorithmis,whentheaccuracyofthecarrierphasemeasurementsiswithin0.7cm,itcanfixtheambiguityat3nmileawayfromtheaircraftcarrier,whichleadstotheearlierapplicationofhighprecisioncarrierphasemeasurementstotheBDSsea-basedJPALSintegritymonitoring.

sea-basedJPALS;BeidouNavigationSatelliteSystem(BDS);triple-frequency;geometric-freepre-filtering;measurementsaccuracy

2017-04-21；

2017-05-15；

2017-07-18；Publishedonline2017-08-021601

URL：http://hkxb.buaa.edu.cn/CN/html/20171225.html

.E-mailcxw2005@tsinghua.edu.cn

http://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn

10.7527/S1000-6893.2017.321340

2017-04-21；退修日期2017-05-15；錄用日期2017-07-18；網(wǎng)絡(luò)出版時間2017-08-021601

http://hkxb.buaa.edu.cn/CN/html/20171225.html

.E-mailcxw2005@tsinghua.edu.cn

王官龍，崔曉偉，陸明泉．北斗三頻海基JPALS無故障導(dǎo)航算法J． 航空學(xué)報,2017,38(12):321340.WANGGL,CUIXW,LUMQ.Triple-frequencysea-basedJPALSfault-freenavigationalgorithmforBDSJ.ActaAeronauticaetAstronauticaSinica,2017,38(12):321340

V474.2

A

1000-6893(2017)12-321340-09

蘇磊, 李丹)