基于动态粒子群算法的ARAIM可用性优化方法

卫星导航的完好性监测技术对保障航空领域的导航安全至关重要。针对高级接收机自主完好性监测算法将完好性风险概率和连续性风险概率平均分配给所有可见卫星,导致垂直保护级较为保守,进而造成可用性降低的问题,本文提出了一种基于动态粒子群算法(dynamic particle swarm optimization,DPSO)的ARAIM可用性优化方法。通过优化风险概率分配过程,在完好性指标不变的情况下,可有效降低垂直保护级,提高了ARAIM算法的可用性。选取全球均匀分布的6个MGEX(multi-GNSS experiment)测站对所提方法进行验证,并分析了算法的全球可用性。同时,为验证该方法的有效性,在沈阳法库通航机场采集飞机全飞行阶段的卫星导航试验数据,对算法进行验证。静态数据与动态数据试验结果表明:采用基于DPSO算法的分配策略,降低了垂直保护级,提高了ARAIM可用性,全球范围内ARAIM可用性大于99.5%的覆盖比率由98.2%增加到99.7%。

火电企业燃料智能化信息安全等级保护建设

火电企业的燃料信息是电厂经营中保密程度高的绝密数据,其信息安全等级保护建设是智慧电厂信息化建设中的重要组成部分,可为火电企业信息安全建设提供基础支撑。针对火电企业等级保护建设的要求,从政策支撑、级别确定的角度出发,以总装机1000 MW为分界点,分别按照第2级、第3级进行安全保护等级的分类。依照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的总体防护原则,分析火电企业燃料信息安全所需的物理环境,对机房安全、供电安全,网络构架、区域边界与运维管理、系统综合防护等系统建设管理方面进行深度探讨,并提出软硬件建设要求及梳理等保测评的4个步骤,落实等级保护测评的周期要求,针对网络安全等级保护测评则确定2级定级的系统一般每2年开展1次,而3级定级的系统要求每年至少开展1次等保测评。通过等级保护的引入,将信息安全等级保护形成持续性的长期迭代工作,可对火电企业的信息安全建设提供指导作用。

ARAIM可用性预测系统的设计与实现

随着全球导航卫星系统空间星座的增多以及双频技术的发展,用于航路阶段的常规接收机自主完好性监测算法不能满足LPV-200进近对完好性的要求,因此,出现应用于进近阶段的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)技术。针对LPV-200进近,基于对垂直保护限值的理论分析,研究ARAIM可用性预测算法,并设计ARAIM瞬时可用性预测系统。仿真结果表明,该系统能满足LPV-200进近对完好性的要求,在中国区域内,当可用性设置为99.9%时,ARAIM预测算法的覆盖率可达100%。

GPS地基增强系统简介及其性能仿真验证

GPS地基增强系统主要用于增强卫星导航系统信息的完好性和提高导航精度,为飞机的精密进近和着陆导航提供服务。介绍了GPS地基增强系统组成结构、服务类型和主要服务信息种类,进而对信息完好性进行了简单说明。然后对GPS地基增强系统的误差源进行了简单描述,根据误差源模型建立地基增强系统的完好性数学模型。最后以A320飞机为飞行平台,通过仿真飞机在着陆过程中的水平保护级和垂直保护级,评估地基增强系统的性能。通过仿真分析,GPS地基增强系统能够满足CATⅢB类的精密进近和着陆导航要求。

ARAIM算法应用于LPV-200服务

传统的接收机自主完好性监测(RAIM)技术仅支持LNAV航路,而无法满足有更严格完好性需求的LPV-200进近。近些年来国际上开始兴起的高级RAIM(ARAIM)算法因其垂直导航能力而凸显优势,并且可以通过优化配置危险误导信息概率,进一步降低垂直保护级别(VPL),提高可用性。通过Spirent GSS 8000信号模拟器设置针对LPV-200的场景,利用生成的数据对优化前后的算法进行仿真比较,结果证明双频GPS下的ARAIM技术在局部地区可以达到LPV-200服务的要求。

精度和完备性在GALILEO局域监测网中变化规律研究

完备性是飞机飞行安全的重要指标之一。本文在网形固定的情况下,利用GALIEO模拟数据,计算飞机的精度和垂直保护水平(VPL),并分析飞机在监测网中不同位置时,精度和垂直保护水平的的变化规律,得到影响精度和垂直保护水平的因素。

多星座全球导航卫星系统完整性分析

在未来多星座双频情况下,对全球导航卫星系统提供的全球服务的完整性进行仿真分析,设计多星座的模拟环境,采用奇偶向量法进行完整性计算,从而获得全球VPL的分布情况。仿真实验结果表明,与现有全球定位系统提供的标准定位服务相比,该系统提供的服务的完整性更高,能够达到民航LPV-200级别的完整性要求。

基于载波相位的完整性监测及其优化方法

根据垂直保护限准则,利用载波相位观测信息,提出一种用于飞机精密进近着陆阶段的GPS接收机自主完整性监测优化方法。该方法不增加外部观测量,将整个飞机精密进近着陆过程分成若干独立观测时段,时段中任意一个历元报警,则整个时段报警;在满足国际民航组织规定的每个时段误警率和漏检率设计指标前提下,时段误警事件是单历元误警事件的和事件,时段漏检事件是单历元漏检事件的积事件。试验结果表明,应用该优化方法,在垂直方向上,漏检概率由时段的1×10^(-9)/15s增加到单历元的1×10^(-0.6)/s,有效地减小了垂直保护限值VPL,增强了GPS卫星导航系统的可用性。

GALILEO局域增强完备性监测网布设研究

完备性是飞机飞行安全的重要指标之一。我国在各种网的布设中一般只注重精度,而忽略了完备性。本文利用GALILEO模拟数据,在飞行轨迹固定的情况下,通过增减监测站的数量以及变换监测网的形状,计算飞机的精度和垂直保护水平(VPL),并分析飞机在不同监测网中精度和垂直保护水平的的变化规律,可以知道飞机在正方形网形的整体精度好于在其他网形中的精度,飞机在在正方形网形中的VPL虽大于在五边网形中的VPL,但两者相差很少。综合考虑,正方形网形是局域完备性监测网的最优布设网形。

不同汛前水位控制方案下平原新城竖向标高研究——以江苏省丹阳市为例

为确定平原河网新建城区的地面基准建设标高,以江苏省丹阳市练湖新城汇水区为研究对象,在50 a一遇城市设防标准下,通过MIKE 11水动力模型与ArcGIS土方挖填分析工具,研究高、低两种不同汛前水位控制方案对最高设计水位与场地竖向方案的影响,并从安全保障、土方平衡、挖填面积以及亲水性4个方面对两个方案进行综合比较。研究结果表明:两种方案均能保证排水的安全性,但相较于汛前高水位方案,低水位方案最高水位控制低、峰现时间延长、土方缺口较小、挖填面积较小,更适宜练湖新城的建设。通过城市水系最高水位控制与场地竖向的挖填方耦合分析,为南方平原地区的新城建设竖向基准标高确定提供了参考思路。

北斗系统ARAIM可用性评估

随着北斗三号系统的建成,北斗系统各方面的性能得到了全面提升,大大提高了导航定位的精度和完好性,同时也为增强型接收机自主完好性监测(advanced receiver autonomous integrity monitoring,ARAIM)的发展提供了可能。基于此,本文在全球范围内选取10个均匀分布的MGEX(multi-GNSS experiment)测站一周的观测数据进行ARAIM试验,同时利用这7 d的广播星历进行可用性仿真预测评估北斗系统在亚太地区及全球范围内的ARAIM可用性。为了增加试验的真实性,同时采用航空测试数据进行试验。实测数据试验结果表明:在支持接收PRN1-46号北斗卫星的MGEX站点中,BDS-2/BDS-3 ARAIM可用性最低在95%以上,BDS-3在85%以上;航空数据中,BDS-2/BDS-3、BDS-3 ARAIM可用性均为100%。仿真预测结果表明:在亚太地区,BDS-2/BDS-3 ARAIM地面网络点的平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率分别为100%和96.15%,BDS-3 ARAIM平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率为100%和57.69%。在全球范围内,BDS-2/BDS-3 ARAIM地面网络点的平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率为79.94%和42.82%,BDS-3 ARAIM平均可用性大于90%和99.5%的覆盖比率为56.33%和25.32%。此外,BDS与GPS系统组合能够大幅度提高ARAIM算法的可用性。

运营级以太网的技术类别和部署策略

运营级以太网是一种新兴的城域网技术。它继承了以太网经济性的特点,对丰富的业务类型进行大范围部署,并可使运营商网络得到有效的管理和控制,具备电信级可靠性。认为运营级以太网技术正在发展完善之中,运营商不宜操之过急,宜采用试验与建设并行的策略。

基于PSO的多星座GNSS垂直保护级优化方法

针对传统的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)算法中完好性风险和连续性风险分配存在保守的问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的完好性风险和连续性风险分配方法。将不同的分配策略作为算法中不同的粒子,选取不同故障子集对应的垂直保护级的加权和为适应度函数,每个粒子基于粒子群优化寻优原理更新其位置及速度直至满足条件,进而得到优化后的分配策略和对应的垂直保护级。通过双星座对所提方法进行验证,并与传统方法进行对比分析,结果表明:基于PSO算法的完好性风险和连续性风险分配策略优化了垂直保护级,提高了ARAIM全球可用性。

一种改进的GNSS接收机完好性监测算法

针对传统GNSS接收机完好性监测算法由于可用性判断过程过于保守、误差保护水平值过大而导致算法可用性差的问题,优化了传统算法的可用性判断过程,根据卫星故障检测难度给出了漏检率的动态分配方法,以及相应的VPL计算方法。理论分析表明,上述改进方法可以在不降低总体完好性指标的同时最小化误差保护水平值,从而提高接收机完好性监测算法的可用性。仿真实验结果表明,改进后的GNSS接收机完好性监测算法的可用性比传统算法提高了1.5%~2.5%。

单差载波相位自主完好性监测算法

应用载波相位差分定位时,由于多路径误差、卫星信号遮挡、卫星故障等原因,易造成载波相位测量值发生偏差和周跳,因此必须进行完好性监测。研究了利用单差载波相位测量值进行载波相位完好性监测的方法,固定整周模糊度值之后,利用最小二乘残差构造检验统计量,根据虚警概率和观测到卫星个数设定门限值,对单差载波相位测量值进行监测。分析了垂直保护级和漏警概率、卫星个数的关系。实验结果表明,虚警概率取为10-7/历元时,算法能有效检测测量偏差,对小至0.4周的偏差,比原有算法检测能力较强;漏警概率取为10-6/历元,垂直告警限值取为1.1m时算法满足可用性要求,增加1颗观测卫星能使垂直保护级降低约2cm。

基于多假设解分离的CRAIM算法研究

为满足Ⅲ类精密进近和舰载机着舰等高精度定位的完好性需求,提出了一种基于多假设解分离(MHSS)的CRAIM算法。在约束条件下对各故障假设模式的完好性风险和连续性风险进行优化分配,计算最优垂直保护门限(VPL),并分析了VPL和单颗卫星故障先验概率、单差载波相位测量偏差最大值及标称值之间的关系。实验结果表明,该算法降低了VPL值,提高了系统可用性,并且卫星故障先验概率、偏差最大值及标称值会影响VPL的大小,但不影响算法的稳定性。

基于WAAS监测数据的精度和完好性参数解算

美国联邦航空管理局(FAA)建设的广域增强系统(WAAS)通过对全球定位系统(GPS)所需导航性能(RNP)的全面增强,目前已能在WAAS服务区的绝大部分空域支持从航路到具有垂直引导满足航向信标性能(LPV)-200进近的RNP.本文给出了WAAS报文的解码过程,结合WAAS广播报文阐述了精度和完好性参数的解算处理过程.选取美国阿拉斯加州和美国本土34个WAAS监测站的实测数据,按该处理流程解算出精度和完好性参数.结果表明,所选监测站位置的精度和完好性解算结果与美国国家卫星测试台(NSTB)公布的统计数据基本吻合,验证了报文解码以及参数提取算法和流程的正确性.WAAS精度和完好性参数解算处理流程可为中国北斗星基增强系统(BDSBAS)建设提供借鉴和参考.

非标称对流层误差对地基增强系统完好性的影响

地基增强系统(ground-based augmentation system,GBAS)中,由于不同路径方向区域范围内气象条件(温度、压强、相对湿度等)存在差异,导致系统差分修正误差中包含非标称对流层误差;即非零均值标准正态分布误差。在非标称对流层误差的影响下,机载端垂直保护级(vertical protection level,VPL)增加,系统完好性风险增大以及地面播发信号可用性降低。详细分析了非标称对流层误差对VPL的影响,发现非标称对流层误差与卫星仰角有关;并且跟踪可见卫星数目增多时,系统受非标称对流层误差的影响,VPL值进而增加。为了提高GBAS完好性,提出了一种新的选星算法,降低非标称对流层对VPL的影响,提高系统完好性信号(system in tegrity signal,SIS)可用性。仿真计算GBAS进近服务类型C(GAST C)和GBAS进近服务类型D(GAST D)场景下的VPL,分析改进的选星算法对系统完好性的影响。结果表明,改进的选星算法有效地降低了非标称对流层对GBAS完好性的影响,减小了机载端VPL值,降低了完好性风险,提高了在气象异常条件下GBAS信号的可用性。

煤矿立井提升中安全问题探讨

通过对煤矿立井提升中各类安全事故的分析对比,结合泊江海子矿现场实际,分别从立井提升中物的不安全状态和人的不安全行为两方面入手,阐述了立井提升的安全防护、安装维修要求,说明了设备的安全管理要领,以及如何利用检修信号等技术手段,有效杜绝因不同水平作业而造成安全事故的发生,建设"本质安全型"提升系统。结果说明了,虽然立井提升中安全威胁大,发生事故造成的后果严重,但只要加强管理,保证设备完好,有效消除物的不安全状态和人的不安全行为,事故完全可以避免。

500kV双回垂直排列紧凑型线路防雷性能分析

500kV双回垂直排列紧凑型线路是一种新型输电线路,较常规500kV双回路减少房屋拆迁40%以上。基于此,通过计算分析得出500kV双回垂直排列紧凑型线路的防雷性能优于常规双回线路,并就进一步提高其耐雷水平提出建议。