卫星导航增强系统
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?星导航增强系统是卫星导航系统建设中的一项重要内容， 堪称卫星导航系统的“能力倍增器”。目前的卫星导航系 统尽管已经在各个民商用领域应用广泛，并且成为各大强 国发展所不可或缺的一环，但由于技术和系统的局限性， 在某些领域如航空精密进近等仍无法满足需求，需要增强 系统将其能力加以提升。
?目前，国外卫星导航增强系统主要分为
当前卫星导航增强系统所采用的增强技术分类
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?1.1美国广域增强系统
?广域增强系统（ Wide Area Augmentation System ，简称WAAS）是由 美国联邦航空局（ FAA）开发建立的一个主要用于航空领域的导航 增强系统，该系统通过 GEO卫星播发GPS广域差分数据，从而提高 全球定位系统的精度和可用性。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?1.2俄罗斯差分校正和监测系统
?自2002年起，俄罗斯联邦就开始着手研发建立 GLONASS系统的卫星导航增强系统——差分校正和 监测系统（SDCM）。SDCM将为GLONASS以及其 他全球卫星导航系统提供性能强化，以满足所需的高 精确度及可靠性。和其他的卫星导航增强系统类似， SDCM也是利用差分定位的原理，该系统主要由3部 分组成：
GPS理论与应用
（20.卫星导航增强系统： SBAS）
刘瑞华 中国民航大学 电子信息与自动化学院
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?授课内容
?1.国外卫星导航增强系统发展 ?2.SBAS系统原理 ?3.卫星导航差分增强技术
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?1、国外卫星导航增强系统发展：
?星基增强系统（ SBAS）
?地基增强系统（ GBAS）
?星基增强系统（SBAS）通过地球静止轨道（GEO） 卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发 星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息， 实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而成 为各航天大国竞相发展的手段。
?目前，全球已经建立起了多个SBAS系统，如美国的 广域增强系统（WAAS）、俄罗斯的差分校正和监测 系统（SDCM）、欧洲的欧洲地球静止导航重叠服务 （EGNOS）、日本的多功能卫星星基增强系统 （MSAS）以及印度的GPS辅助静地轨道增强导航系 统（GAGAN）。
?第2阶段（2003年—2008年）和第 3阶段（2009年—2013年）
将实现 WAAS系统对航空进场着陆能力的改善，通过 WAAS 实现飞机的 LPV（垂直指引功能定位信标）和 LPV200能力，可以使飞机在不具备仪表着陆系统（ Instrument Landing System ，ILS，又译为仪器降落系统，是目前应用最 为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。它是由地面发射的 两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道 指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与 该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下 降高度，最终实现安全着陆）的飞机场仍可实现类似于仪表 着陆的高安全性着陆。而开通 LPV-200 认证的飞机能够使降 落判决最小高度降低至 200英尺，从而提高了跑道的可用性。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?第1阶段为初始运行能力阶段（IOC） ?其研发始于20世纪90年代，2003年 7? 月10日完成，实现WAAS信号对 ?95%的美国领土的覆盖，动态定位 ?水平精度3~5m，垂直精度3~7m。
WAAS发展阶段部署与 GEO卫星时间表
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?差分校准和监测站 ?中央处理设施 ?用来中继差分校正信息的地球静止轨道卫星。
?美国WAAS利用遍布北美和夏威夷的地面参考站（ Wide-area Reference Station，WRS）采集GPS信号并传送给主控站（ Wide-area Master Station，简称WMS）。WMS经过计算得出差分改正 （Deviation Correction ，DC）并将改正信息经地面上行注入站传送 给WAAS 系统的GEO 卫星。最后由 GEO 卫星将信息播发给地球上的 用户，这样用户就能够通过得到的改正信息精确计算自己的位置。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?第4阶段（2014—2028年）
WAAS系统将增加L5频段信号，并实现L1和L5的双 频跟踪能力。按照计划，此项能力将在2019年左右初 步实现。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
? 在WAAS建立之初，其空间段由 两颗国际海事 卫星Inmarsat-3 -F4 (西太平洋地区百度文库AOR)和 Inmarsat-3- F3 (太平洋地区， POR)组成，两颗 GEO卫星的轨道分别位于西经 133°和西经 107°。现在，这两颗卫星已经分别被另外两颗 GEO卫星所 ，即国际通信卫星有限公司 （Intelsat）的商业卫星 Galaxy -15以及加拿大的 通信卫星Anik –F-1R。此外， 2010年末国际海事 卫星Inmarsat-4 -F3 成为了WAAS系统的第三颗 GEO卫星，轨道为西经 98°。
各 ? SBAS系统全球分布图
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?这些系统综合使用了各种不同增强效果的导航增强技术，最终实现了其增 强卫星导航服务性能的目的。从增强效果上看，这些增强系统所使用的卫 星导航增强技术主要包括精度增强技术、完好性增强技术、连续性和可用 性增强技术。其中，精度增强技术主要运用差分原理，进一步可分为广域 差分技术、局域差分技术、广域精密定位技术和局域精密定位技术；完好 性增强技术主要运用完好性监测原理，进一步可分为系统完好性监测技术、 广域差分完好性监测技术等等。连续性和可用性增强技术主要是增加导航 信号源，进一步可分为天基卫星增强技术、地基伪卫星增强技术等。当前 卫星导航增强系统所采用的各种增强技术分类见下表。
?目前，国外卫星导航增强系统主要分为
当前卫星导航增强系统所采用的增强技术分类
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?1.1美国广域增强系统
?广域增强系统（ Wide Area Augmentation System ，简称WAAS）是由 美国联邦航空局（ FAA）开发建立的一个主要用于航空领域的导航 增强系统，该系统通过 GEO卫星播发GPS广域差分数据，从而提高 全球定位系统的精度和可用性。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?1.2俄罗斯差分校正和监测系统
?自2002年起，俄罗斯联邦就开始着手研发建立 GLONASS系统的卫星导航增强系统——差分校正和 监测系统（SDCM）。SDCM将为GLONASS以及其 他全球卫星导航系统提供性能强化，以满足所需的高 精确度及可靠性。和其他的卫星导航增强系统类似， SDCM也是利用差分定位的原理，该系统主要由3部 分组成：
GPS理论与应用
（20.卫星导航增强系统： SBAS）
刘瑞华 中国民航大学 电子信息与自动化学院
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?授课内容
?1.国外卫星导航增强系统发展 ?2.SBAS系统原理 ?3.卫星导航差分增强技术
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?1、国外卫星导航增强系统发展：
?星基增强系统（ SBAS）
?地基增强系统（ GBAS）
?星基增强系统（SBAS）通过地球静止轨道（GEO） 卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发 星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息， 实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而成 为各航天大国竞相发展的手段。
?目前，全球已经建立起了多个SBAS系统，如美国的 广域增强系统（WAAS）、俄罗斯的差分校正和监测 系统（SDCM）、欧洲的欧洲地球静止导航重叠服务 （EGNOS）、日本的多功能卫星星基增强系统 （MSAS）以及印度的GPS辅助静地轨道增强导航系 统（GAGAN）。
?第2阶段（2003年—2008年）和第 3阶段（2009年—2013年）
将实现 WAAS系统对航空进场着陆能力的改善，通过 WAAS 实现飞机的 LPV（垂直指引功能定位信标）和 LPV200能力，可以使飞机在不具备仪表着陆系统（ Instrument Landing System ，ILS，又译为仪器降落系统，是目前应用最 为广泛的飞机精密进近和着陆引导系统。它是由地面发射的 两束无线电信号实现航向道和下滑道指引，建立一条由跑道 指向空中的虚拟路径，飞机通过机载接收设备，确定自身与 该路径的相对位置，使飞机沿正确方向飞向跑道并且平稳下 降高度，最终实现安全着陆）的飞机场仍可实现类似于仪表 着陆的高安全性着陆。而开通 LPV-200 认证的飞机能够使降 落判决最小高度降低至 200英尺，从而提高了跑道的可用性。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?第1阶段为初始运行能力阶段（IOC） ?其研发始于20世纪90年代，2003年 7? 月10日完成，实现WAAS信号对 ?95%的美国领土的覆盖，动态定位 ?水平精度3~5m，垂直精度3~7m。
WAAS发展阶段部署与 GEO卫星时间表
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?差分校准和监测站 ?中央处理设施 ?用来中继差分校正信息的地球静止轨道卫星。
?美国WAAS利用遍布北美和夏威夷的地面参考站（ Wide-area Reference Station，WRS）采集GPS信号并传送给主控站（ Wide-area Master Station，简称WMS）。WMS经过计算得出差分改正 （Deviation Correction ，DC）并将改正信息经地面上行注入站传送 给WAAS 系统的GEO 卫星。最后由 GEO 卫星将信息播发给地球上的 用户，这样用户就能够通过得到的改正信息精确计算自己的位置。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?第4阶段（2014—2028年）
WAAS系统将增加L5频段信号，并实现L1和L5的双 频跟踪能力。按照计划，此项能力将在2019年左右初 步实现。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
? 在WAAS建立之初，其空间段由 两颗国际海事 卫星Inmarsat-3 -F4 (西太平洋地区百度文库AOR)和 Inmarsat-3- F3 (太平洋地区， POR)组成，两颗 GEO卫星的轨道分别位于西经 133°和西经 107°。现在，这两颗卫星已经分别被另外两颗 GEO卫星所 ，即国际通信卫星有限公司 （Intelsat）的商业卫星 Galaxy -15以及加拿大的 通信卫星Anik –F-1R。此外， 2010年末国际海事 卫星Inmarsat-4 -F3 成为了WAAS系统的第三颗 GEO卫星，轨道为西经 98°。
各 ? SBAS系统全球分布图
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
?这些系统综合使用了各种不同增强效果的导航增强技术，最终实现了其增 强卫星导航服务性能的目的。从增强效果上看，这些增强系统所使用的卫 星导航增强技术主要包括精度增强技术、完好性增强技术、连续性和可用 性增强技术。其中，精度增强技术主要运用差分原理，进一步可分为广域 差分技术、局域差分技术、广域精密定位技术和局域精密定位技术；完好 性增强技术主要运用完好性监测原理，进一步可分为系统完好性监测技术、 广域差分完好性监测技术等等。连续性和可用性增强技术主要是增加导航 信号源，进一步可分为天基卫星增强技术、地基伪卫星增强技术等。当前 卫星导航增强系统所采用的各种增强技术分类见下表。