卫星导航技术在民用航空领域的应用综述

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新航行系统中的两个重要标志

卫星导航技术改变了导航方法，
飞信号飞数据

所需导航性能概念良性发展，
“所需性能的” “基于性能的”
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一、关于卫星导航系统 的完整概念
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卫星导航系统的完整概念
0. 序 —— 智能手机实现定位 1. GPS系统概况 2. 四星定位原理 3. 卫星导航系统误差源 4. 星基导航系统的性能指标 5. 差分GPS(DGPS) 6. 本地增强系统（LAAS）
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卫星导航系统的完整概念(续)
7. 广域增强系统（WAAS） 8. 基于航空器的增强系统（ABAS） 9. 基于卫星的增强系统(SBAS) 10. 陆基增强系统(GBAS) 11. 全球定位系统比较 12. 卫星导航应用举例
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智能手机实现定位
手机定位服务又叫做移动位置服务。
从对DOP值的认识，理解卫星导航系
统工作的基本原理。
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1. GPS系统概况
全球定位系统 (Global Positioning System - GPS）是 以人造卫星组网为基础的无线电导航定 位系统。是美国在子午仪卫星导航系统 的基础上发展起来的第二代卫星导航系 统。在海、陆、空环境下实现全球全天 候全功能实时导航与定位功能。
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GPS系统的组成
GPS卫星星座（空间段） 地面监控系统（控制段）
GPS信号接收机（用户段）
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GPS卫星星座（空间段）
GPS是建
在天上的 导航系统
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三个部分有各 自独立的功能 和作用，缺一 不可。 全球监控，维 持费用高。
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利用PDOP判断手机定位的精度！
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智能手机上的定位显示
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PDOP值的性质
单点定位时， PDOP值与观测到的卫星
的数量与分布有关，表示了卫星定位的
几何条件。
PDOP值越小，定位的几何条件好。
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定位误差与卫星分布有关
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卫星定位几何原理
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站星距离（空间直角坐标系）
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伪距概念（等效误差）
卫星到用户位置
点的距离表示：
R’=R + C ∆t
其中，
R’ 是伪距。
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位置解算方程
伪距 = 真实距离 + 钟差影响
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卫星导航可以达到的精度
在指定时段内，有足够数量的可视卫星正 发播能用于测距信号的比率。或者是，任 何时间任何地点，系统正常并为用户提供 导航能力的统计概率。 （24小时/30天/SPS可用/≥99.99%）
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4. 星基导航系统的性能指标（续）
完好性（integrity）
当系统不能用于导航或定位时，系统向用 户及时告警的能力。发生故障时系统告警 的响应时间和空间特性。 （告警门限/示警耗时/检测概率）
通过电信移动运营商的网络 ( 如 GSM 网、CDMA网)获取移动用户的位置信
息(经纬度坐标)。
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手机定位条件
智能手机 + 支持蓝牙连接和扩展存储 卡 + 蓝牙GPS + GPS导航软件和地图。 扩展存储卡是用来安装GPS导航软件 和地图数据。卫星信号是直线传播的， 应该尽量让蓝牙GPS接收设备处于露 天和开放的环境，以保障定位。
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智能手机上的电子地图
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智能手机定位所需设备
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智能手机应用环境
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智能手机定位的支持系统
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智能手机上的定位显示
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显示中的门道
智能手机上显示数据是否都可用？ 如何定位精度高低判断？
卫星导航技术 在民用航空领域的应用
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微波着陆系统是按照传统导航方法产生的， 很早被写入附件10。延续飞信号导航方法

新航行系统概念的出现，改变了传统模式 发展的前程。新概念 新技术 新应用

其中最具有影响力的是：卫星导航系统和
所需导航性能。 飞数据
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4. 星基导航系统的性能指标
有别于传统系统
覆盖(coverage)
在地球或接近地球表面的任何一点，在指 定时段内处于指定遮挡角以上有足够卫星 数量，且呈现良好几何分布的比率。 （24小时/5度/4+颗/PDOP≤6/≥99.9%）
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4. 星基导航系统的性能指标（续）
可用性（availability）
5 m -- by 2015 Multiple signals, reduced atmospheric errors
100 m -- Today One signal, SA “on”
20 m -- by 2006 One signal, SA “off”
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3. 卫星导航系统误差源
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2. 四星定位原理
在GPS系统运行中，24颗卫星周而复始在轨 运行，地球任何地方至少都可以收到三颗以 上卫星信号。当接收机收到三颗或三颗以上 卫星信号后，就可以计算出接收机所在位置 地理坐标。如果收到四颗卫星，便能计算出 海拔高程。 GPS卫星使用的原子钟，提供最精确时间。
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PDOP的几何意义及大小
一个空间四面体 体积的倒数： PDOP=1/V
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用户定位误差
用户定位误差 = 用户等效距离误差×定位减精度因子
E = URA × PDOP
其中，URA由导航电文给定（人为误差） 90年代期间，URA=32； 当前URA=2，最差的为4
与信号传播有关的：电离层 对流层 多路径 与卫星有关的：时钟漂移 卫星几何分布 星 历误差 人为误差 与接收机有关的：时钟误差 电路延迟 计算 误差 信号处理方法
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卫星定位精度
DOP （Dilution of Precision）是卫星 定位参数减精度因子，用来刻画所测 得的经度、纬度在各方向或量纲上漂 移的程度。 实际应用中，DOP参数有 HDOP、 VDOP、TDOP、PDOP和GDOP之分。