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          SBAS全球衛星基增強系統

          地理信息

          2020年03月09日

          星基增強系統,英文名SBAS(Satellite-Based Augmentation System),通過地球靜止軌道(GEO)衛星搭載衛星導航增強信號轉發器,可以向用戶播發星歷誤差、衛星鐘差、電離層延遲等多種修正信息,實現對于原有衛星導航系統定位精度的改進。從而成為各航天大國競相發展的手段。全球已經建立起了多個SBAS系統,如美國的WAAS(Wide Area Augmentation System)。


          星基增強系統為什么會出現,上面也敘述了,主要原因就是為了彌補地基增強系統的不足,解決因地域限制而出現通信能力限制的問題。說仔細一點,就是因為空中與海上無法建立連續運行參考站(CORS)作為基準站,無法使用地面上的局域差分技術。


          因此只能通過廣域差分技術將定位誤差中的各個部分(星歷誤差、大氣延遲等)通過模型計算出來,再以衛星信號的形式將這些修正信息發送給用戶,最后用戶根據修正信息并結合具體位置來計算出各個誤差并對觀測值進行改正。


          全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)可為用戶提供實時、全天候、高精度的導航定位服務,已廣泛應用于航空、航海、測繪、汽車定位、車輛定位等國民生產生活之中。世界主流強國也紛紛研制自己衛星導航系統如美國 GPS 系統,俄羅斯 GLONASS 系統,中國北斗系統等,以期為本國的軍民用領域更好的服務。但受制于衛星導航誤差以及用戶位置等多方面的影響,部分區域如地形復雜的山谷等僅依賴 GNSS 并不能到達理想的導航定位效果,同時一些對導航性能有特殊要求的領域如航空等,單獨使用 GNSS 也不能完成相應要求的導航定位服務。


          基于以上原因,包涵星基增強系統(Satellite Based Augmentation System, BAS)在內的一系列導航增強系統應運而生,通過增強系統的輔助配合 GNSS 的使用,使 GNSS 的定位精度等導航性能進一步提升,以滿足不同區域不同領域特殊的定位服務需求。SBAS系統能為民用航空提供花費更低、可用性更高的導航功能,并將為航空領域帶來巨大的經濟和社會效益。首先,通過減少通信和雷達導引,降低了空管人員的工作負擔,并且能為帶有衛星導航接收機的軍用飛機提供精密進場與著陸服務;其次,減小飛行時間和距離,可以節省燃料,降低飛行階段的運行成本;最后,可以進一步降低機場噪聲的影響,通過高精度定位,飛機可以按預定的航線重復飛行,這些預定航線可嘗試規避城市和社區的上空,這樣就降低了飛機飛行噪聲對周邊社區居民的影響。


          星基增強系統由空間星座部分、地面控制站、運行維護站和用戶四個部分組成??臻g星座部分主要由地球靜止軌道衛星組成,星座部分通過發送與GNSS導航信息相近的信號實現增強效果,這些信號被 SBAS 地面控制站接受并進行解算處理,消除部分導航誤差生成導航增強信息并發送給用戶,用戶同時接收GNSS和SBAS信號,通過差分解算消除區域導航誤差,從而獲取更高精度的導航定位服務。由于SABA具備高精度,高效率,較低成本,以及廣域覆蓋等優點,世界各國均在GNSS系統上研發對本國區域導航進行增強的星基增強系統。美國開發的WAAS是最早的星基廣域增強系統,其覆蓋范圍為美國大陸,可以使數千公里范圍內的定位精度達到2.5m。EGONS是歐洲自主研發的為GPS定位提供增強的信號的靜止衛星重疊服務,其覆蓋范圍主要是在歐洲,其工作原理是糾正導航信號在電離層上的延遲,并提供出誤差改正數,保證導航信號的完好性。



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