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完好性增强的方法主要有卫星自主完好性监测(SAIM)、增强系统(广域增强系统WAAS和局域增强系统LAAS)和接收机自主完好性监测(RAIM)三种。SAIM预计将在2013年发射的第一颗GPS-Ⅲ卫星上使用。WAAS己于2003年投入运行，基本上只能满足航空LPV的完好性要求。LAAS目前只能满足一级精密进场阶段(CAT-I)对完好性的要求，还处于开发阶段，估计2008年底之前投入实际运行。RAIM自20世纪80年代中期出现到90年代中期成熟后，基于奇偶向量的RAIM算法成为美国航空无线电技术委员会(RTCA)推荐的模式，仅能勉强支持非精密进场阶段的完好性要求，原因是RAIM的可用性较低一直束缚着其应用。WAAS和LAAS都需要庞大的地面设施和复杂的算法与软件做支撑，而且远离用户的监测忽略了用户所处环境的不同，得到的差分改正信息一旦发生错误，将影响整个服务区的所有用户。
随着GPS的现代化，GPSⅢ卫星将具有SAIM功能保障发射信号的完好性；至少两个频率的民用信号将使电离层误差的消除对单点用户来说变得简单；加上Galileo和GLONASS星座使得能够使用的卫星数大大增加，这使得RAIM的性能将得到大幅度提高，达到LPV-200甚至CAT-I对完好性的要求。美国联邦航空管理局(FAA)2006年10月专门建立了一个GPS专家顾问委员会，目的是在2020-2025年前，利用GPS在全球范围内提供自动LPV-200级别的航空导航服务，其中正在考虑的一种可行方案就是RAIM。
本文围绕GNSS完好性监测这个主题，在对GNSS完好性影响因素与完好性监测理论及相关算法进行深入分析的基础上，针对提高完好性监测算法的可用性，提出了一种适用于多星座情况下的完好性监测算法--基于完好性指标动态分配的完好性监测算法。在多星座和双频的情况下，利用该算法对完好性监测的性能进行了分析，结果表明基于RAIM的完好性监测模式就能够满足多星座情况下LPV-200的要求。同时，对比分析了多星座和单星座情况下非模型化误差(Bias)对LAASCAT-Ⅲ可用性的影响，得到了满足可用性0.999时Bias的上限值。
本文的主要内容包括：
(1)阐述了完好性的概念，全面回顾了完好性监测的历史与研究现状。概要介绍了本文的研究背景、目标、主要研究内容及创新点。
(2)简要介绍了GNSS(GPS、GLONASS、Galileo、BD)的发展现状、观测量与定位解算方法并分析了影响GNSS性能的各种误差源。
(3)从算法的角度总结了完好性监测过程中用到的各种算法，重点分析了LAAS和RAIM完好性监测算法，并指出了存在的问题。
(4)为了适应多星座的情况，针对传统算法的不足，对传统算法进行了改进。在分析完好性指标(PHMI)的基础上，在进行完好性监测时对完好性指标进行了动态优化分配，改进了原有的三种典型完好性监测算法。该算法将传统的RAIM中笼统的完好性指标加以细化，降低保护限值(ProtectionLevel-PL)的同时提高了PL估值的精确性，使得RAIM的可用性得到了有效提高。对加权矩阵的构造进行了分析，主要考虑了基于仰角、载噪比和Slope的加权方法。
(5)运用改进算法对多星座完好性监测的性能进行了评估。对比分析了单星座和多星座情况下的完好性，包括全球某一时刻的卫星可见性、几何精度因子(GDOP值)、垂直保护限值(VPL值)、最小可监测误差(MDB值)和最小等效误差(MBE值)及北京24小时各指标的变化情况。分析了卫星数量、用户测距精度(URA)、故障率等指标对于完好性指标的影响，并据此提出了基于完好性评价的星座优选方案。模拟结果表明，多星座双频情况下，基于RAIM的完好性监测模式完全能够满足LPV-200阶段的精密进场要求。
(6)分析了局域差分情况下的完好性监测。对比分析了单星座和多星座情况下Bias对LAASCAT-Ⅲ服务可用性的影响，得到了三种Bias模型和三种膨胀模型下可用性达到0.999时系统能够承受的最大Bias值。
(7)本文的研究表明，本文提出的改进算法能够有效提高原有完好性监测算法的可用性。在未来的多星座多频点情况下的完好性监测体制中，RAIM和LAAS将发挥更大作用，RAIM能够为LPV-200服务提供全球保障，LAAS则能够满足CAT-Ⅲ阶段的完好性要求。
本文的主要创新：
(1)以完好性指标的动态优化分配策略，改进了原有的三种典型完好性监测算法以适应多星座的情况，同时提高了算法的可用性。
(2)分析了多星座情况下GNSS的完好性，得到了VPL、MDB、MBE等指标的全球分布情况和北京24小时的变化情况，提出了基于完好性评价的综合优化选星方案，比较了三种改进算法在多星座情况下的性能。
(3)分析了多星座情况下LAASCAT-Ⅲ的可用性，得到了Bias对于LAASCAT-Ⅲ可用性影响的数量化指标。