地理信息
2020年03月09日
星基增強(qiáng)系統(tǒng),英文名SBAS(Satellite-Based Augmentation System),通過(guò)地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星搭載衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器,可以向用戶播發(fā)星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲等多種修正信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)于原有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的改進(jìn)。從而成為各航天大國(guó)競(jìng)相發(fā)展的手段。全球已經(jīng)建立起了多個(gè)SBAS系統(tǒng),如美國(guó)的WAAS(Wide Area Augmentation System)。
星基增強(qiáng)系統(tǒng)為什么會(huì)出現(xiàn),上面也敘述了,主要原因就是為了彌補(bǔ)地基增強(qiáng)系統(tǒng)的不足,解決因地域限制而出現(xiàn)通信能力限制的問(wèn)題。說(shuō)仔細(xì)一點(diǎn),就是因?yàn)榭罩信c海上無(wú)法建立連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)作為基準(zhǔn)站,無(wú)法使用地面上的局域差分技術(shù)。
因此只能通過(guò)廣域差分技術(shù)將定位誤差中的各個(gè)部分(星歷誤差、大氣延遲等)通過(guò)模型計(jì)算出來(lái),再以衛(wèi)星信號(hào)的形式將這些修正信息發(fā)送給用戶,最后用戶根據(jù)修正信息并結(jié)合具體位置來(lái)計(jì)算出各個(gè)誤差并對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行改正。
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)可為用戶提供實(shí)時(shí)、全天候、高精度的導(dǎo)航定位服務(wù),已廣泛應(yīng)用于航空、航海、測(cè)繪、汽車定位、車輛定位等國(guó)民生產(chǎn)生活之中。世界主流強(qiáng)國(guó)也紛紛研制自己衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)如美國(guó) GPS 系統(tǒng),俄羅斯 GLONASS 系統(tǒng),中國(guó)北斗系統(tǒng)等,以期為本國(guó)的軍民用領(lǐng)域更好的服務(wù)。但受制于衛(wèi)星導(dǎo)航誤差以及用戶位置等多方面的影響,部分區(qū)域如地形復(fù)雜的山谷等僅依賴 GNSS 并不能到達(dá)理想的導(dǎo)航定位效果,同時(shí)一些對(duì)導(dǎo)航性能有特殊要求的領(lǐng)域如航空等,單獨(dú)使用 GNSS 也不能完成相應(yīng)要求的導(dǎo)航定位服務(wù)。
基于以上原因,包涵星基增強(qiáng)系統(tǒng)(Satellite Based Augmentation System, BAS)在內(nèi)的一系列導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,通過(guò)增強(qiáng)系統(tǒng)的輔助配合 GNSS 的使用,使 GNSS 的定位精度等導(dǎo)航性能進(jìn)一步提升,以滿足不同區(qū)域不同領(lǐng)域特殊的定位服務(wù)需求。SBAS系統(tǒng)能為民用航空提供花費(fèi)更低、可用性更高的導(dǎo)航功能,并將為航空領(lǐng)域帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。首先,通過(guò)減少通信和雷達(dá)導(dǎo)引,降低了空管人員的工作負(fù)擔(dān),并且能為帶有衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的軍用飛機(jī)提供精密進(jìn)場(chǎng)與著陸服務(wù);其次,減小飛行時(shí)間和距離,可以節(jié)省燃料,降低飛行階段的運(yùn)行成本;最后,可以進(jìn)一步降低機(jī)場(chǎng)噪聲的影響,通過(guò)高精度定位,飛機(jī)可以按預(yù)定的航線重復(fù)飛行,這些預(yù)定航線可嘗試規(guī)避城市和社區(qū)的上空,這樣就降低了飛機(jī)飛行噪聲對(duì)周邊社區(qū)居民的影響。
星基增強(qiáng)系統(tǒng)由空間星座部分、地面控制站、運(yùn)行維護(hù)站和用戶四個(gè)部分組成??臻g星座部分主要由地球靜止軌道衛(wèi)星組成,星座部分通過(guò)發(fā)送與GNSS導(dǎo)航信息相近的信號(hào)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)效果,這些信號(hào)被 SBAS 地面控制站接受并進(jìn)行解算處理,消除部分導(dǎo)航誤差生成導(dǎo)航增強(qiáng)信息并發(fā)送給用戶,用戶同時(shí)接收GNSS和SBAS信號(hào),通過(guò)差分解算消除區(qū)域?qū)Ш秸`差,從而獲取更高精度的導(dǎo)航定位服務(wù)。由于SABA具備高精度,高效率,較低成本,以及廣域覆蓋等優(yōu)點(diǎn),世界各國(guó)均在GNSS系統(tǒng)上研發(fā)對(duì)本國(guó)區(qū)域?qū)Ш竭M(jìn)行增強(qiáng)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)。美國(guó)開(kāi)發(fā)的WAAS是最早的星基廣域增強(qiáng)系統(tǒng),其覆蓋范圍為美國(guó)大陸,可以使數(shù)千公里范圍內(nèi)的定位精度達(dá)到2.5m。EGONS是歐洲自主研發(fā)的為GPS定位提供增強(qiáng)的信號(hào)的靜止衛(wèi)星重疊服務(wù),其覆蓋范圍主要是在歐洲,其工作原理是糾正導(dǎo)航信號(hào)在電離層上的延遲,并提供出誤差改正數(shù),保證導(dǎo)航信號(hào)的完好性。
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