SBAS(卫星增强系统)
SBAS
SBAS
一、
SBAS 即Satellite Based Augmentation Systems (DGNSS/DGPS/WAAS/EGNOS) 是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。
目前全球发展的SBAS系统有：
欧空局接收卫星导航系统(EGNOS)，覆盖欧洲大陆；
美国的DGPS(Differential GPS)，美国雷声公司的广域增强系统(WAAS)，覆盖美洲大陆；
日本的多功能卫星增强系统（MSAS），覆盖亚洲大陆；
印度的GPS辅助型静地轨道增强导航（GAGAN）。
三者具有完全兼容的互操作性。
其特点是：
1、通过地球静止卫星（GEO）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息；
2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据；
3、GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。
二、
SBAS即门店听觉系统，是Store Brand Auditory System的缩写。
SBAS主要包括：
1、品牌主题曲
这是品牌的精神内核以及门店听觉的灵魂。
2、品牌LOGO
品牌听觉标识，让陌生人认识品牌接近品牌的最好名片。
3、广告音乐
功用在于在发布门店信息的第一时间传到消费者的耳朵里，吸引火爆人气。
4、氛围音乐
营造购物氛围，强化消费者的购物欲。
SBAS的功能：
1、吸引门店人气。
2、完善品牌识别系统。
3、强化品牌特色。
4、发布促销信息。
5、提高消费者购物欲望。
6、营造购物氛围。
卫星导航增强系统SBAS课件
SBAS通过提供更高精度的位置信息，帮助改善导航、定位和授时服务，提高导 航系统的性能和可靠性。
Sbas系统的发展历程
初始阶段
20世纪90年代，美国建立了GPS 现代化计划，其中包括SBAS的发
展。
发展阶段
21世纪初，多个国家和地区开始研 究和建设SBAS系统，包括欧洲的 EGNOS、美国的WAAS和日本的 MSAS等。
实际测试
在实验场景下进行实际测试，收集Sbas系统的定位数据、信号质量数据等，以便 与性能评估指标进行比较。
性能评估结果
根据实际测试数据，对Sbas系统的性能进行评估，包括定位精度、信号质量、可 用性、可靠性等方面的评估结果，以便了解Sbas系统的性能状况。
06
总结与展望
Sbas系统的主要贡献及存在问题
成熟阶段
目前，SBAS系统已经广泛应用于民 航、军事等领域，提供高精度、高 可靠性的导航服务。
Sbas系统的应用场景
01
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民航领域
SBAS被广泛应用于民航 领域，为飞机提供高精度 的位置和速度信息，帮助 实现精密进近和着陆。
军事领域
SBAS为军事用户提供了 更高精度的导航和定位服 务，帮助实现精准打击和 战场指挥。
Sbas系统的硬件部分设计
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卫星接收机
SBAS系统使用多模态卫星接 收机来接收GPS、GLONASS 和Galileo等不同卫星系统的
信号。
传感器
SBAS系统使用多种传感器， 如陀螺仪、加速度计等，来提 供额外的位置和姿态信息。
数据存储设备
SBAS系统需要使用大容量数 据存储设备来存储采集和处理
加强Sbas系统的标准化和模块化设计，方便用户根据需 求进行定制和应用。
全球卫星定位系统的国内外现状
科研上，卫星导航定位系统也发挥着巨大的作用。全球卫星定位系统目前广泛于监测地球质心、地球自转（极移、日长）及时间变化，建立和维护全球地心坐标参考框架（如ITRF），以及区域性大地测量系统之间的联测，监测全球性板块运动和地球动力学，建立和维护国家地心坐标框架，监测地壳相对运动、确定固体潮参数，联合水准测量技术测量高精度的大地水Байду номын сангаас面高，电离层和中性大气反演以及气象学研究，卫星跟踪地球重力场和大气探测，以及航天器或地球卫星精密定轨、导航与对接等科学目的。
“北斗一号“的覆盖范围是在北纬5度～6度，东经70度～140度之间的一个心脏形区域，上大下小，最宽出在北纬35度左右。其定位精度是水平100米（1σ），进行差分后水平精度为20米；高程控制精度为10米，系统能容纳的用户数每小时为540，000户；其定位响应时间为：1类用户<5秒，2类用户<2秒，3类用户<1秒；一次定位成功率为95%。“北斗一号”导航定位系统由于固有的特性，仍存在不足之处：用户采用主动式定位；用户数量有限；定位数据实时性差；生存能力不强，系统的抗干扰性较差；定位依赖数字地图。
3． 星基增强系统（SBAS）
为增强现有GPS和GLONASS系统的导航性能，美国联邦航空局（FAA）、欧洲和日本提出了三种SBAS：WAAS、EGNOS和MSAS系统。这三种SBAS系统的功能大致相同，其特点是：①通过地球静止卫星（GEO）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息；②通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据；③GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。这三个系统都正在加紧建设中，WAAS和EGNOS即将全面运行，MSAS将在2005年全面运行。他们建成后，将形成一个全球无缝的导航系统，使用一种GPS导航设备，飞机即可飞遍全球。
提升北斗跨系统联合定位和授时性能的关键策略
提升北斗跨系统联合定位和授时性能的关键策略未来北斗导航系统要进一步提升跨系统联合定位和授时的性能，可以从以下几个方面进行考虑和实施：一、技术创新与升级1.优化信号设计与调制技术：o深入研究并优化信号设计，提高信号的抗干扰能力和捕获灵敏度。
o采用更先进的调制技术，提升信号传输的稳定性和准确性。
2.提升卫星轨道和时钟精度：o通过卫星轨道优化和精密定轨技术，提高卫星的位置精度。
o引入更高精度的原子钟，提升系统的时间同步精度，减少授时误差。
二、系统建设与扩展1.增强地基增强系统（GBAS）：o扩大地基增强系统的覆盖范围，提高服务可用性和连续性。
o优化差分改正信息的播发机制，提升数据传输的实时性和准确性。
2.建设星基增强系统（SBAS）：o规划并建设北斗星基增强系统，利用卫星播发广域差分改正信息，进一步提升定位精度和可靠性。
3.加强国际合作与互操作：o与其他全球卫星导航系统加强合作，共同推动兼容与互操作标准的制定和实施。
o开展联合测试和应用示范，促进跨系统联合定位和授时技术的发展和应用。
三、接收机技术革新1.研发多模多频接收机：o鼓励和支持接收机厂商研发支持多模多频的接收机产品，提升接收机的兼容性和灵活性。
2.优化算法与处理技术：o引入更先进的算法和处理技术，如深度学习、人工智能等，提升接收机的数据处理能力和定位精度。
o优化信号融合算法，实现多系统信号的精准融合处理，提升跨系统联合定位的准确性和稳定性。
四、标准制定与规范引导1.推动标准制定：o积极参与国际标准组织的工作，推动跨系统联合定位和授时相关标准的制定和完善。
o制定和完善国内相关标准和规范，引导行业健康发展。
2.加强规范引导：o加强对行业内企业的规范引导，鼓励企业遵守相关标准和规范，提升产品和服务质量。
五、应用场景拓展1.拓展应用领域：o推动北斗导航系统在智慧城市、智能交通、精准农业等领域的深入应用，提升跨系统联合定位和授时的应用价值。
2.推动技术创新与产业升级：o支持相关企业进行技术创新和产业升级，推动跨系统联合定位和授时技术的不断进步和应用拓展。
北斗星基增强系统双频多星座服务覆盖范围评估
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BDS+GPS)增强服务的 APVI和 LPV200 等级 99% 可用性 覆 盖 率 比 单 系 统(
BDS)增 强
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服务的覆盖率分别提升 16% 和 32% 。
关键词:北斗星基增强系统;双频多星座;
APVI;
LPV200;覆盖范围
在其官方 服 务 性 能 报 告 中 给 出 了 单 频 增 强 服 务 不
同服务等级的服 务 覆 盖 区 域,其 他 SBAS 均 未 在 公
开文件中严格定 义 各 自 的 服 务 区 域,
BDSBAS 也 仅
说明能够对中国及周边提供服务覆盖 [15-17]。
关于RNP的一些介绍
大多数机场的进近程序都是在传统导航方法下运行的,包括只提供水平引导的VOR/DME、NDB/DME等非精密进近,以及提供水平和垂直引导的ILS精密进近。
传统导航方法受导航台的束缚和限制,定位方法主要是θ-θ和ρ-θ定位,其定位误差较大。
PBN(Performance-based Navigation,基于性能的导航)：指在相应的导航基础设施条件下,航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时,对系统精度、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。
PBN运行的导航设施主要是提供全球覆盖、全天候、连续不间断、高精度导航的GNSS(全球导航卫星系统)。
PBN中最重要的两个性能是精度和完好性。
最后进近阶段的PBN运行程序就是RNP(Required Navigation Performance,所需导航性能)进近。
RNP进近主要分为RNP APCH和RNP AR APCH两类。
RNP APCH是基本RNP进近,精度可达0.3nm。
RNP AR APCH程序只能用于RNP APCH程序不能满足的一些特殊需求的情况,需要特殊授权,包括航空器需满足特定要求、机组需进行专门训练等,精度可达0.3~0.1nm。
为了改善GNSS接收机定位精度问题,可利用GNSS增强系统作为RNP进近的主用导航设备,以提高精度、完好性、可用性、连续性等导航性能,满足RNP进近要求。
GNSS增强系统包括ABAS(机载增强系统)、GBAS(地基增强系统)和SBAS(星基增强系统)及混合系统。
导航应用是将导航规范和导航设施结合起来，在航路、终端区、进近或运行区域的实际应用，包括RNAV/RNP航路、标准仪表进离场程序、进近程序等。
RNP导航规范具有机载性能监控和告警功能，RNAV则不具备。
RVAV和RNP后面所跟的数字代表导航精度值，例如RNP-1导航规范，要求在95％的飞行时间内，航空器位置必须满足标称航迹位置左右前后1海里以内的精度值要求。
广域差分简介
SBAS 即Space Based Augmentation System,是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。
目前全球发展的SBAS系统有：欧空局接收卫星导航系统(EGNOS)，欧洲大陆美国雷声公司的广域增强系统(W AAS)，美洲大陆日本的多功能卫星增强系统（MSAS），亚洲大陆三者具有完全兼容的互操作性。
其特点是：1、通过地球静止卫星（GEO）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息；2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据；3、GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。
SBAS覆盖图WAAS 这个名词、全名为Wide Area Augmentation System，即广域增强系统。
WAAS是美国联邦航空局（FAA）及美国交通部为提升飞行精确度而发展出来的，因为目前单独使用GPS 并无法达到联邦航空局针对精确飞行导航所设定的要求。
WAAS 包含了约25个地面参考站台，位置散布于美国境内，负责监控GPS 卫星的资料。
其中两个分别位于美国东西岸的主站台搜集其它站台传来的资料，并据此计算出GPS 卫星的轨道偏移量、电子钟误差，以及由大气层及电离层所造成的讯息延迟时间，汇整后经由两颗位在赤道上空之同步卫星的其中之一传播出去。
此W AAS 讯号的发送频率与GPS 讯号的频率相同，因此任何具备WAAS 功能的GPS 机台都可接收此讯号，并藉此修正定位信息。
WAAS 可以校正由电离层干扰、时序控制不正确以及卫星轨道错误等因素所造成的GPS 讯号误差，也能提供各卫星是否正常运转之信息。
虽然W AAS 目前尚未正式通过美国航空局的飞行使用认证，但此系统已开放给一般民众使用，例如从事航海或其它休闲活动的人们。
W AAS提供校正GPS讯号的功能，让您得到更精确的定位。
到底能提升多少精确度呢？官方给出的数据是，可以平均提升最多五倍的精确度！目前无W AAS功能的普通GPS接收机的正常精确度是15米，而一台具备W AAS功能的GPS接收机能在95%的情况下提供您误差小于三公尺的精准定位，而且您不必为了使用WAAS功能而支付任何使用费。
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。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
•
1.3欧洲地球静止导航重叠服务
欧洲地球静止导航重叠服务（EGNOS）是欧 洲自主开发建设的星基导航增强系统，它通过 增强GPS和GLONASS卫星导航系统的定位精度， 来满足高安全用户的需求。它是欧洲GNSS计划 的第一步，是欧洲开发的Galileo卫星导航系统计 划的前奏。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
•
MSAS系统的地面段包括：
2个主控站分别位于神户和常陆太田， 4个地面监测站（GMS）分别位于福冈、札幌、东京 和那霸， 2个监测测距站（MRS）分别位于夏威夷和澳大利亚。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
MSAS系统构成
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
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
•
EGNOS系统空间段覆盖范围见下图：
EGNOS系统空间段覆盖
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
目前，欧洲具备EGNOS能力的飞机场已经超过了50 个，以法国和德国为主，而未来计划配备EGNOS能 力的飞机场还将超过50个。这样来看，未来在欧洲将 至少有100个机场具备EGNOS能力。
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
星基增强系统(SBAS)用户端定位算法设计
Abstract: Satellite Based Augmentation System (SBAS) plays an important role in GNSS which can meet the needs of users
图 1 单频 SBAS 定位算法数据流图
定定位位结结果果 定定位位保保护护级级
第3期
韦建成等：星基增强系统（SBAS）用户端定位算法设计
输输入入控控制制参参数
读读取取文文件件
观观测测电电文文文文件件
读读取取观观测测电电 文文、、载载波波平平滑滑
码伪距
广广播播星星历历文文件件
伪伪距距 卫卫星星星星历参数数
单频和双频用户端定位算法的数据流程图如 图 1~图 2 所示，两者的数据流类似，数据源均为广 播星历文件、观测数据文件、增强星历文件和控制 参数。存储数据包括观测伪距值、星历参数、各类 增强参数、定位结果和保护级。其中定位结果和保 护级数据可用于支撑导航系统的服务性能评估。
读读取取文文件件
观观测测电电文文文文件件
观测观测电电文文数数据 据 读 读取取单单元元
单单频频载载波波平平滑滑码码 伪伪距距单单元元
单频单频增增强强电电文文 数 据数据读读取取单单元元
卫卫星星星星历历解解算算单单元元 对流 对流层层误误差差解 解算算单单元元
是是否否使使用用增
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式中，
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是差分改正残差的协方差；U2IVE
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应用无电离层双频 L1/L5 组合后的电离层残差的协
MSAS SBAS技术报告
• •
Who needs accurate CEAs?谁需要精 确的CEA？
How is CEA calculated?CEA是如何计算的
• Different receivers use different methods and look at different error indicators不同的接收机使用不同的方法，并且关注不同的误差显示值 • GeoExplorer 6000 series and Pro 6 series introduced new techniques for estimating accuracy Geo6000/Pro6系列引入新的技术进行精度预估 • The result is better, more accuracy estimations of accuracy精度预估值越 多，结果越好 • GeoExplorer 2008 and 3000 is an older receiver that uses a less intelligent method – mostly relying on constellation geometry (PDOP) GeoExplorer2008和2003是老款的接收机，使用较少的智能，主要依靠 卫星分布
What is SBAS?什么是SBAS
• Satellite Based Augmentation System基于卫星的增强系统
SBAS Architecture SBAS构架
• • • • Space segment空间部分 Ground segment地面部分 Support segment支持部分 User segment用户部分
Trimble’s CEA target Trimble的CEA目标
satellite based augmentation system -回复
satellite based augmentation system -回复什么是卫星增强系统（satellite-based augmentation system）？卫星增强系统（SBAS）是一种通过卫星信号来提供精确的位置和导航信息的技术。
它是全球卫星导航系统（如GPS、GLONASS、北斗导航系统）的一种增强系统，旨在提高位置和导航服务的准确性、可靠性和可用性。
SBAS系统通常由地面控制站和一组地球轨道上的卫星组成。
地面控制站负责监测全球导航系统卫星的轨道和时间偏差，并计算位置和时间修正数据。
这些修正数据通过卫星传输到用户的接收设备，从而实现对全球导航系统信号的增强。
SBAS系统是通过提供信号纠正来提高定位和导航准确性的。
全球导航系统信号在传输过程中可能会受到大气层和其他因素的影响，从而导致位置和时间的偏差。
SBAS系统通过纠正这些误差来提供更精确的位置和导航信息。
SBAS系统的工作原理如下：地面控制站监测全球导航系统卫星信号，计算出卫星的轨道和时间修正数据。
这些数据被发送到地球轨道上的一组地球轨道上的卫星，然后由这些卫星发送回地球，传输给用户接收设备。
用户接收设备接收到这些数据后，使用它们来纠正全球导航系统信号并提供更准确的位置和导航信息。
SBAS系统的优势在于提供了高精度的位置和导航信息。
它可以在各种应用领域中发挥作用，包括航空、航海、车辆导航和物流等。
在航空领域，SBAS系统可以提供更准确的飞行引导和自动驾驶功能，提高航班安全性和效率。
在航海领域，SBAS系统可以帮助船舶精确定位，避免与其他船只和障碍物的碰撞。
在车辆导航和物流领域，SBAS系统可以提供准确的行驶路径和交通信息，提高物流运输的效率。
SBAS系统的发展和应用是一个持续的过程。
目前，美国的广域增强系统（WAAS）和欧洲的欧洲地区增强系统（EGNOS）是两个较成熟和广泛应用的SBAS系统。
其他国家和地区也在开发和部署自己的SBAS系统。
卫星导航增强系统：SBAS
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
GPS理论与应用 20.卫星导航增强系统：SBAS
EGNOS系统已经于2009年开始正式运行使用， 并将至少工作20年以上。目前，EGNOS系统可 以提供三种服务：
•
①免费的公开服务，定位精度1m，已于2009年10月 开始服务； ②生命安全服务，定位精度1m，已于2011年3月开始 服务；
③EGNOS数据访问服务，定位精度小于1m，已于 2012年7月开始服务。
•
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：
目前，国外卫星导航增强系统主要分为
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）。
sbas电文格式
sbas电文格式
SBAS（Satellite-Based Augmentation System）电文格式是用于卫星导航增强系统的数据传输格式。
它通常用于向地面用户提供关于卫星导航信号质量、完好性和校正信息的数据。
SBAS电文格式的具体细节可能因不同的卫星导航系统和增强系统而有所差异。
以下是一般情况下SBAS电文格式的一些常见元素：
1. 电文头（Header）：包含电文的标识和同步信息，用于接收设备正确解析电文。
2. 发射站标识（Transmitter Identification）：指示发送SBAS电文的地面站或卫星的标识信息。
3. 卫星状态（Satellite Status）：提供关于可见卫星的状态信息，如卫星的健康状况、信号质量等。
4. 完好性信息（Integrity Information）：包含有关卫星导航信号的完好性参数，如保护级别、完好性风险值等，用于评估导航解的可靠性。
5. 校正信息（Correction Information）：提供对卫星导航信号的校正数据，如伪距校正、相位校正等，以改善导航解的精度。
6. 其他辅助信息：可能包含其他辅助数据，如电离层模型参数、对流层模型参数等，用于进一步提高导航解的精度和可靠性。
SBAS(卫星增强系统)
SBAS（卫星增强系统）SBAS （Satellite-Based Augmentation System），即基于卫星的增强系统。
SBAS 系统主要由四部分组成：地面参考基站，主控站，上传站和地球同步卫星等。
下面以WAAS为例，介绍该卫星系统的工作原理:WAAS 是为民用飞行开发的极精确的导航系统。
在WAAS以前，美国的国家飞行系统（NAS）并没有足够的能力为所有区域的所有用户提供水平与垂直导航，有了WAAS后就有了给所有用户提供导航的能力。
WAAS为各种类型的飞行器各飞行阶段提供服务，确保飞行过程、升空、着陆时的安全。
WAAS 不像传统的地面导航辅助系统，它包含了所有的国家飞行系统（NAS），WAAS 给GPS 接收机提供增强信息，提高接收机的定位精度。
WAAS 系统主要由四部分组成：地面广域参考基站，WAAS主控站，WAAS上传站和地球同步卫星等，其工作可以分为四个过程：一、基站接收GPS信号在美国境内，广泛地分布着广域参考基站（Wide Area Reference Station(WRS)），每个基站都已知其准确的地理位置，通过接收GPS信号，探测出GPS信号中的误差。
二、基站向主控站传输GPS误差数据广域参考基站（WRS）收集的GPS信息，通过地面的通讯网络传输到WAAS主控站（WMS），主控站生成WAAS 增强信息，这些信息包含了GPS接收机中消除GPS信号误差的信息，使GPS 接收机大大改善了定位精度和可靠性。
三、WAAS增强信息上传增强信息由WASS主控站（WMS）传输到WAAS上传站，上传站调制成导航数据，并上传到地球同步通讯卫星。
四、增强信息的传播地球同步通讯卫星以GPS信号频率向地面广播有增强信息的导航数据，地面接收机接收WASS 增强信号，得到GPS误差数据补偿定位，得到更加精确的定位。
WAAS也能给GPS接收机提供GPS系统误差或其他不良影响的信息，其也有严格的安全标准，当存在危险的误导信息时，WAAS能在六秒内发布给用户。
资料
WGS-84的解释WGS84:World Geodetic System 1984，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。
通过遍布世界的卫星观测站观测到的坐标建立，其初次WGS84的精度为1-2m，在1994年1月2号，通过10个观测站在GPS测量方法上改正，得到了WGS84（G730），G表示由GPS 测量得到，730表示为GPS时间第730个周。
WGS841996年，National Imagery and Mapping Agency (NIMA) 为美国国防部(U.S.Departemt of Defense, DoD)做了一个新的坐标系统。
这样实现了新的WGS版本：WGS（G873）。
其因为加入了USNO站和北京站的改正，其东部方向加入了31-39cm 的改正。
所有的其他坐标都有在1分米之内的修正WGS-84坐标系的几何意义是：坐标系的原点位于地球质心，z轴指向（国际时间局）BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，y轴通过右手规则确定。
WGS-84地心坐标系可以与1954北京坐标系或1980西安坐标系等参心坐标系相互转换，其方法之一是：在测区内，利用至少3个以上公共点的两套坐标列出坐标转换方程，采用最小二乘原理解算出7个转换参数就可以得到转换方程。
其中7个转换参数是指3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数。
WGS84点校正GPS RTK测量工作中，可以在内业或外业进行点校正工作。
点校正的目的是求解WGS-84坐标转换为用户使用坐标的转换参数。
校正方法：1．外业校正流动站获得初始化后，找到用作点校正的已知控制点．在测量点的界面中方法选择校正点，从网格点名称的列表中调出已输入的已知点，WGS-84坐标可通过实测得到，测量完毕后自动显示到校正界面，进行点校正，点击应用即可。
此时GPS点名称将自动变为在网格点名称加后缀＿GPS的形式，在已知点上测3分钟后便能测得该点的WGS-84坐标，这样有了两套坐标系统我们就可以进行点校正了．3分钟后校正点精度达到要求，点击存储．出现点校正界面：Trimble平面要求至少3个已知平面点对应进行点校正才能看到水平残差，高程至少要求4个已知高程点对应进行点校正才能看到垂直残差．在进行完3个或3个以上平面点校正后若最大水平残差小于0.05m 则我们认为此平面点校正的精度完全能够达到厘米级测量的要求．同样在使用4个或4个以上高程点校正后，若最大垂直残差小于0.08m 则我们认为此高程点校正的精度完全能够达到厘米级测量的要求H代表horizontal 水平 V代表vertical 垂直 这是两种极化方式。
SBAS星历星钟增强技术研究
㊀㊀第５２卷㊀第７期测㊀绘㊀学㊀报V o l ．５２,N o ．７㊀２０２３年７月A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a ph i c aS i n i c a J u l y,２０２３引文格式:郑帅勇．S B A S 星历星钟增强技术研究[J ]．测绘学报,２０２３,５２(７):１２３１．D O I :１０．１１９４７/j．A G C S ．２０２３．２０２１０７２４．Z H E N GS h u a i y o n g ．R e s e a r c ho n t h e t e c h n o l o g i e s o f S B A S c l o c k Ｇe p h e m e r i s a u g m e n t a t i o n [J ]．A c t aG e o d a e t i c a e t C a r t o g r a ph i c a S i n i c a ,２０２３,５２(７):１２３１．D O I :１０．１１９４７/j．A G C S ．２０２３．２０２１０７２４．S B A S 星历星钟增强技术研究郑帅勇天津理工大学集成电路科学与工程学院,天津３００３８４R e s e a r c h o n t h e t e c h n o l o g i e s o f S B A Sc l o c k Ｇe p h e m e r i sa u gm e n t a t i o n Z H E N GS h u a i y o n gS c h o o l o f I n t e g r a t e dC i r c u i t S c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ,T i a n j i nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,T i a n ji n ３００３８４,C h i n a ㊀㊀随着全球卫星导航系统(G l o b a lN a v i ga t i o nS a t e l l i t e S ys t e m ,G N S S )的发展,G N S S 逐渐被应用于航空导航服务.为了满足航空导航性能要求,世界各国致力于G N S S 增强系统尤其是星基增强系统(s a t e l l i t e Ｇb a s e da u g m e n t a t i o n s ys t e m ,S B A S )的研究,以提升G N S S 的精度㊁完好性㊁连续性和可用性.S B A S 已成为提升G N S S 综合性能尤其是完好性的重要解决措施.美国和欧洲的S B A S 已经能够为航空用户提供垂直引导的定位器性能标准(l o c a l i z e r p e r f o r m a n c e w i t hv e r t i c a l g u i d a n c e２００,L P V ２００)等级导航服务,S D C M ㊁M S A S ㊁K A S S 和G A G A N 等S B A S 所提供的导航服务信号也逐渐覆盖中国周边地区.而北斗星基增强系统(B D S B A S )还处于建设阶段,迫切需要开展星基增强系统相关研究为B D S B A S 建设和后续性能提升提供技术支持.作为S B A S 系统段的关键技术,星历星钟增强技术关乎B D S B A S 的服务性能,如S B A S 系统段星历星钟增强信息处理效率影响告警时间长短㊁星钟快变误差修正效果影响卫星差分改正数性能㊁星历星钟降效参数准确性将影响服务完好性和连续性㊁刚入境卫星由于收敛时间较长将导致B D S B A S 服务区内可增强卫星数目较少从而服务等级下降.B D S B A S 建设需要攻克这些星历星钟增强技术难题.因此,针对S B A S 星历星钟增强关键技术开展一系列研究,主要包括星钟快变误差修正㊁星历星钟完好性监测㊁星历星钟降效参数求解和连续性性能评估,主要工作内容汇总如下:(１)针对星钟误差修正精度不足的问题,提出了一种基于用户等效测距误差的星钟快速改正数求解算法.该算法根据星钟偏差二阶残余误差特性构造K a l m a n 滤波器状态方程,用经长期改正数修正之后的用户等效测距误差构造K a l m a n 滤波器观测方程.考虑到卫星服务区内低仰角的观测受噪声影响较大,采用环状模型处理多径和接收机热噪声以提升观测质量.利用S a g e 自适应滤波器对系统噪声阵和观测噪声阵进行实时更新,抑制状态方程扰动和观测异常.结果表明:与广域增强系统(w i d e a r e a a u g m e n t a t i o ns ys t e m ,WA A S )算法相比,该算法的星钟误差修正精度明显提升.(２)针对监测网边缘区域星历星钟完好性难以保障的问题,有别于美国WA A S 海外扩展建站的思路,提出了一种基于伪距残差和星站几何的卫星完好监测算法.该算法考虑多误差源㊁星站几何和电文量化与播发对完好性信息的影响,结合卫星运动过程中星站几何变化趋势,对卫星完好性监测进行分段处理,构造了星历星钟协方差阵的凹槽模型,以量化误差最小化的方式处理完好性信息.该算法将星站几何信息引入到卫星完好性监测,改善了监测网边缘区域的卫星完好性,缓解了B D S B A S 短期内无法海外建站的困难.结果表明:该算法相对于直接统计法,伪距域包络率和服务域可用性分别提升２４．９９％和６．８３％,十分接近WA A S 相应指标.(３)针对用户错过部分增强电文时S B A S 完好性降低的问题,提出了一种基于舍入误差和外推误差的星历星钟降效参数求解算法.该算法在分析S B A S 电文参数的估计模糊度㊁高阶误差㊁舍入误差以及外推误差之后,对这些误差采用相应的概率分布进行描述,给出S B A S 电文参数超出有效时间间隔后引起的残余误差.通过求解残余误差的上确界来推导相应降效参数.该算法首次公开介绍了星历星钟降效参数求解方法,为B D S B A S 降效参数求解提供了理论依据.结果表明:该算法降效参数估计值与WA A S 相应参数十分接近.(４)针对稀疏样本难以准确评估系统连续性的问题,提出了一种基于W e i b u l l 分布的可调参数的连续性评估算法.该算法对G N S S 中断数据进行最大似然估计拟合处理以确定W e i b u l l 分布参数估计值,将均方误差最小的一组参数估计值作为W e i b u l l 分布最终参数估计结果并求取G N S S 连续性.该算法可以根据中断数据来灵活确定系统故障率,为B D S B A S 性能测试评估提供了一种技术途径.结果表明:该算法性能较传统算法提升４０．４２％,更加接近官方报告结果.在完成如上算法的设计与验证后,利用WA A S 数据进行性能分析以评估所提算法的整体性能.结果表明:与WA A S 算法相比,所提算法空间信号改正精度明显提升,伪距域包络率降低０．０６％,L P V ２００可用性降低２．１０％,与国外已有系统达到同等水平.然后,将所提算法应用于中国区域,以评估所提算法的先进性并预报中国区域S B A S 性能.结果表明:与直接统计法相比,所提算法空间信号改正精度接近,伪距域包络率提升４５．３９％,L P V ２００可用性提升２．３２％,性能优于直接统计法.所提算法可以为中国大部分地区提供类一类垂直引导的进近程序(a p p r o a c h p r o c e d u r ew i t h v e r t i c a l gu i d a n c e ＧI ,A P V ＧI )等级服务甚至部分地区提供L P V ２００等级服务.相关内容及成果已作为关键技术应用于北斗星基增强系统民用服务平台的监测站和信息处理中心.中图分类号:T N ９６７．１㊀㊀㊀㊀文献标识码:D文章编号:１００１Ｇ１５９５(２０２３)０７Ｇ１２３１Ｇ０１基金项目:复杂电子系统仿真重点实验室开放基金(６１４２０１００４０１２１０３);卫星导航系统与装备技术国家重点实验室开放基金(C E P N T ２０２２B ０３);自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室开放基金(K L S MN R Ｇ２０２３１０)收稿日期:２０２１Ｇ１２Ｇ２８作者简介:郑帅勇(１９９１ ),男,２０２１年毕业于北京航空航天大学,获工学博士学位(指导教师:黄智刚教授,李锐高级工程师),研究方向为卫星导航.A u t h o r :Z H E N G S h u a i y o n g (１９９１ ),m a l e ,r e c e i v e d h i sd o c t o r a ld e g r e ef r o m B e i h a n g U n i v e r s i t y i n ２０２１,m a j o r s i ns a t e l l i t en a v i ga t i o n ．E Ｇm a i l :s y z h e n g ２１＠e m a i l ．t ju t ．e d u ．c n Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。
星基增强系统技术发展及应用研究
2020年6月第3期现代导航·157·星基增强系统技术发展及应用研究郑金华1，第五兴民2（1 中国电子科技集团公司第二十研究所，西安710068；2中国民用航空西北地区空中交通管理局，西安710082）摘 要：全球导航卫星系统（GNSS）是实现基于性能导航（PBN）的重要手段，星基增强系统（SBAS）对GNSS进行增强使其能够满足民航的高完好性标准要求。
本文介绍了SBAS的概念和原理，并以广域增强系统（WAAS）为例，详细介绍了SBAS的系统架构、数据处理流程、系统运行及管理和系统应用与服务，分析了SBAS的航空应用方法，并指出了利用双频多星座SBAS实现CAT-I精密进近的发展趋势和SBAS拓展到其他行业的应用趋势。
关键词：星基增强系统；完好性；双频多系统中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1674-7976-(2020)-03-157-06 Research on SBAS Technology Development and ApplicationZHENG Jinhua，DIWU XingminAbstract: The Global Navigation Satellite System (GNSS) is an important mean of implementing Performance Based Navigation (PBN). Satellite Based Augmentation System (SBAS) augment GNSS to meet the high integrity requirement of civil aviation. This paper introduces the concept and principle of SBAS. Taking Wide Area Augmentation System (WAAS) as an example, the system architecture, data processing flow, system operation and management as well as system application and service are introduced in detail. The method of SBAS in civil aviation application is analyzed. The development trend of using DFMC SBAS to realize CAT-I precision approach and the trend of applying SBAS service in other industries are indicated.Key words: SBAS; Integrity; DFMC0引言星基增强系统（Satellite Based Augmentation System, SBAS）是满足航空等高生命安全需求行业应用的重要基础设施，完好性服务是SBAS的核心内容。
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SBAS（卫星增强系统）
SBAS （Satellite-Based Augmentation System），即基于卫星的增强系统。
SBAS 系统主要由四部分组成：地面参考基站，主控站，上传站和地球同步卫星等。
下面以WAAS为例，介绍该卫星系统的工作原理:
WAAS 是为民用飞行开发的极精确的导航系统。
在WAAS以前，美国的国家飞行系统（NAS）并没有足够的能力为所有区域的所有用户提供水平与垂直导航，有了WAAS后就有了给所有用户提供导航的能力。
WAAS为各种类型的飞行器各飞行阶段提供服务，确保飞行过程、升空、着陆时的安全。
WAAS 不像传统的地面导航辅助系统，它包含了所有的国家飞行系统（NAS），WAAS 给GPS 接收机提供增强信息，提高接收机的定位精度。
WAAS 系统主要由四部分组成：地面广域参考基站，WAAS主控站，WAAS上传站和地球同步卫星等，其工作可以分为四个过程：
一、基站接收GPS信号
在美国境内，广泛地分布着广域参考基站（Wide Area Reference Station(WRS)），每个基站都已知其准确的地理位置，通过接收GPS信号，探测出GPS信号中的误差。
二、基站向主控站传输GPS误差数据
广域参考基站（WRS）收集的GPS信息，通过地面的通讯网络传输到WAAS主控站（WMS），主控站生成WAAS 增强信息，这些信息包含了GPS接收机中消除GPS信号误差的信息，使GPS接收机大大改善了定位精度和可靠性。
三、WAAS增强信息上传
增强信息由WASS主控站（WMS）传输到WAAS上传站，上传站调制成导航数据，并上传到地球同步通讯卫星。
四、增强信息的传播
地球同步通讯卫星以GPS信号频率向地面广播有增强信息的导航数据，地面接收机接收WASS增强信号，得到GPS误差数据补偿定位，得到更加精确的定位。
WAAS也能给GPS接收机提供GPS系统误差或其他不良影响的信息，其也有严格的安全标准，当存在危险的误导信息时，WAAS能在六秒内发布给用户。
当前全球的SBAS系统有美国的
2007年9月起，WAAS服务区域扩展到了加拿大和墨西哥。
欧洲开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。
它的原理与美国的WAAS类似，包括相应的地面设施和空间卫星，以提高GPS和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。
欧洲GNSS的目标是分二步走,GNSS－1和GNSS－2，首先发展一个民间GNSS－1，其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧洲范围内的导航提供服务，即European Geostationary Navigation Overlay Service （欧洲静地星导航重叠服务）.虽然目前中国的GPS使用者暂时无法享受到WAAS带来的好处。
但目前已有许多国家正在发展类似的卫星校正系统，例如日本的Multi-Functional Satellite Augmentation System （MSAS）系统，该信号亚洲东部地区都可以搜索到。