LAAS地面系统差分处理算法分析

为改善区域内导航服务性能,支持 GPS 差分精密进近和着陆,美国联邦航空局 (Federal Aviation Administration,FAA)提出了局域增强系统(Local Area Augmentation System, LAAS)。差分处理主要对接收数据进行载波平滑,产生伪距校正信息等。本文详细讨论了 LAAS 地面系统(LAAS Ground Facility,LGF)差分处理流程及算法,并且对处理后的仿真数据计算 B 值, 并进行信息域范围测试(Message Field Range Test,MFRT)计算。结果表明：差分处理后的接收机数据,能够为完好性监测算法提供数据源,经 MFRT 验证,差分处理结果是有效的。     

LAAS地面站伪距纠正量误差完好性监测算法研究

该文推导了LAAS地面参考站系统中伪距纠正量误差公式,分析现有的伪距纠正量误差完好性监测算法B值排除法,得出结论：B值之间具有相关性,一个B值出错,会影响到其它B值;B值排除法没有把接收机故障和卫星故障分开考虑,会产生较大的误检和漏检概率。该文提出两种伪距纠正量误差完好性监测算法：行列判断法和C值辅助法。针对无故障和5种故障情况,通过仿真实验对3种算法进行了分析,结果表明两种新算法的误检、漏检、误排、漏排概率均小于原算法,进而提高了系统的定位精度和连续性。把行列判断法和C值辅助法进行对比,讨论各自优缺点,提出选择算法的依据。     

局域增强系统地面子系统MRCC检测方法

多基准一致性检测方法用于检测局域增强系统地面子系统产生的差分修正量的一致性，在处理过程中对每个基准接收机观测的伪距进行载波相位平滑，根据伪距修正量计算 B 值， 并与门限相比得出结果。多基准一致性检测实现了对地面子系统基准接收机测量的伪距修正量误差较大的通道进行检测和排除。     

基于改进Hatch滤波的BDS多基准一致性检测

多路径效应对伪距测量的影响一直是制约卫星系统完好性监测的重要因素,相位平滑伪距算法可以有效抑制多路径对伪距测量的影响。针对北斗卫星系统伪距测量易受多路径影响的特点,提出一种改进的Hatch滤波算法。基于输出方差最小原则,建立起滤波器参数θ与输出伪距方差的关系表达式,通过对方差表达式求导,选取了新的滤波器参数。实验证明,改进的Hatch滤波提高了伪距测量精度,减小了B值的偏差和波动范围,提高了北斗卫星系统多基准一致性检测的能力。     

基于HHT的II/III类GBAS基准站故障检测

完好性信息的实时检测对于保证陆基增强系统（GBAS）基准站无故障运行至关重要,其中多基准接收机一致性检测（MRCC）的B值是GBAS地面完好性检测的重要参数之一。但传统的MRCC只能检测出故障基准站进而排除其所播发的改正信息,无法分析出基站信号的异常类型和程度。本文讨论了GBAS系统的故障模型,提出了一种基于希尔伯特—黄变换（HHT）的完好性信息异常检测方法。利用经验模态分解（EMD）故障信号,通过对分解后信号分量的分析实现地面基准站故障情况的检测,该方法的斜率检测误差范围在10%以内,为GBAS地面基准站在完好性检测方面提供更加及时、准确的数据支持。      

基于t检验的星基增强系统完好性数据核验

针对星基增强系统(SBAS)高完好性的服务需求,提出了一种SBAS广播参数用户差分伪距误差(UDRE)的完好性核验方法.利用监测站实测全球定位系统(GPS)和地球静止轨道(GEO)卫星信号,解析GPS电文和SBAS广播差分及完好性信息,对观测量修正误差得到实测UDRE,使用t检验成对二样本分析法验证给定置信区间内广播UDRE'与实测UDRE的符合性,从而完成伪距域完好性参数UDRE的核验.伪距域的核验避免了以往位置域核验计算量大、多卫星故障检测能力差的缺点,有更好的故障检测与隔离能力.采集日本多功能GPS卫星星基增强系统(MSAS)数据并对提出的t检验方法进行验证,结果表明,所建立的统计检测量能有效地反应被监测卫星广播UDRE参数的完好性,通过确定卫星99.9%置信度下的判决门限,对广播UDRE与实测UDRE判别,验证伪距误差的可信度.该结果验证了所提方法应用于UDRE核验的可行性,为SBAS完好性验证提供了技术支撑.     

一种地基增强系统(GBAS)B值的分析与处理技术

地基增强系统中采用B值是多个接收机输出观测量偏差,是地面站系统进行完好性监测的重要参数之一,为系统进行基于接收机故障的完好性风险评估提供基础判断依据。在单系统的卫星导航着陆系统中,B值的处理采用了伪距修正残差的基本思想,但对于多系统卫星导航系统情况下,接收机的故障需要进行独立分析和综合判断,判断的门限也存在区别,因此,本文基于地基增强系统中B值的计算方法,针对GPS系统进行B值的计算分析,提出了一种适用于多系统的B值计算方法,为多系统地基增强系统的完好性监测处理方法进行了研究和分析。     

天津GNSS地基增强系统测试验证探索及实施

地基增强系统地面站进行载波平滑伪距，进行完好性监测，产生伪距校正信息，并广播差分信息报文，机载用户接收 GBAS 信号进行伪距差分定位，完成进近引导。本文主要介绍了 GBAS 系统的系统组成、工作原理、重点介绍了 GBAS 测试以及数据分析等，为国产 GBAS 地面设备进行测试验证及性能评估，开展合格审定测试工作提供了技术基础。     

天津滨海国际机场GBAS地面设备维护与分析

通过地基增强系统(GBAS)进行载波平滑伪距,进行完好性监测,产生伪距校正信息,并广播差分信息报文,机载用户接收 GBAS 信号进行伪距差分定位并完成进近引导。简要介绍了 GBAS 系统的系统组成、工作原理,重点介绍了 GBAS 定期维护,并着重就 VDB 信号频率测试、功率测试、驻波比测试以及授时信号测试等测试方法进行了详细的介绍,为国产 GBAS 设备定期检测维护提供技术指导。     

基于改进粒子滤波的GPS接收机自主完好性监测算法

针对基本粒子滤波重采样过程中粒子权值退化和多样性丧失的问题,将遗传算法引入基于神经网络的权值调整粒子滤波算法中,结合了遗传算法全局寻优的收敛性与神经网络局部寻优的快速性优点。将提出的算法与对数似然比方法结合用于GPS接收机自主完好性监测,通过建立一致性检验统计量实现对故障卫星的检测与隔离。通过采集实测数据进行验证,结果表明:该算法可以成功检测和隔离故障卫星,其性能优于基于基本粒子滤波的接收机自主完好性监测,验证了该算法应用于GPS接收机自主完好性监测的可行性和有效性。     

Local area augmentation of GPS for the precision approach ofaircraft

The Federal Aviation Administration (FAA) is investigating the feasibility of using the Global Positioning System (GPS), together with local augmentation as the primary navigation system for the Category II and III precision approach of aircraft. This augmented system would be known as a local area augmentation system (LAAS) because it would place subsystems on the ground at or near an airport to greatly enhance the performance of airborne GPS receivers approaching that airport. The LAAS would complement space-based augmentations of GPS, such as the wide area augmentation system. When complete, the integrated system will meet stringent requirements on accuracy, integrity, continuity, and availability. Indeed, the LAAS will improve the airborne accuracy from approximately 100 m for stand-alone GPS to better than 1 m. This high accuracy is required so that LAAS can guarantee the integrity and continuity of the aircraft guidance during the approach phase of flight. Integrity requires the LAAS to detect any situations which threaten the safety of the landing, and notify the aircraft within 2 s of such a threat. Continuity is a competing consideration-it requires that the total number of alarms, true plus false, sent to the aircraft is very small. High continuity guarantees that the total number of aborted approaches is manageably small. Finally, availability is the fraction of the time during which LAAS is operational-providing position fixes with the specified accuracy, integrity and continuity. This paper describes the LAAS which has been proposed by the FAA. It discusses the fundamental operation of the LAAS     

GNSS地基增强系统研究及应用综述

地基增强系统地面站进行载波平滑伪距,进行完好性监测,产生伪距校正信息,并广播差分信息报文,机载用户接收GBAS信号进行伪距差分定位,完成进近引导。本文主要介绍了GBAS系统的系统组成、工作原理、技术研究概况及应用前景,GBAS系统在民航领域的应用,将取得非常可观的直接、间接经济效益和社会效能。     

双系统卫星导航增强系统研究

提出了对双系统组合定位的增强方法，详细研讨了双卫星导航增强系统方案。该方法提高了卫星导航系统信息的安全性，在特殊时期，在某一系统不能使用时（如GPS），仍能利用其它卫星导航系统提供定位服务；通过地面差分修正站播发双卫星导航系统之间的系统时差以及地面差分修正站视界内所有卫星的伪距修正量，提高了卫星导航设备的可用性和定位精度；同时增加了信号的完好性，提供的冗余信息增加，使接收机自主完好性监测（RAIM）方法更易鉴别出故障卫星。     

终端区局域增强系统故障场景的仿真研究

结合 GPS 信号在实际传播中可能遇到的干扰进行故障场景模拟，为局域增强系统完好性监测平台提供模拟的故障数据。设计了多种类型的故障场景，包括伪距跳变、载波周跳、电离层故障和星钟故障等，并对各种故障场景设计了相应的故障模型，用户可以根据需要对指定接收机、指定卫星选择某一具体时刻或者某段连续时刻，进行故障场景的模拟。     

Combined GPS/GLONASS LAAS flight trials

The use of GPS in aviation is now accepted, with extensive work being undertaken on the technological, precision and infrastructure requirements. Work has focused on providing a service that is able to operate continuously in all areas. GPS alone, however, is seen as being unable to satisfy the stringent requirements for some phases of flight. Of the many solutions proposed, the Russian GLONASS system has been regularly overlooked. The research described in this paper aims to present GLONASS as a realistic and proven augmentation to GPS for aircraft positioning. During October 1996 the Civil Aviation Authority (CAA) Institute of Satellite Navigation (ISN) at the University of Leeds, in conjunction with the National Air Traffic Services Ltd (NATS UK) and the Defence Evaluation and Research Agency (DERA), performed a series of landmark differential GPS/GLONASS flight tests using the DERA BAC 1–11 flying laboratory. A real-time differential system was constructed using two GPS/GLONASS receivers developed by the ISN and a C-band data link for the RTCA corrections. Integration onboard the aircraft with avionic sensors and flight management systems was achieved using the ARINC 429 protocol. Routes were designed and flown to evaluate the complete system over a variety of airborne dynamics for both en-route and approach situations. In total, over 16 h of flying time was recorded, including 30 runway approaches over nine flights. A thorough evaluation of the accuracy and integrity of the positioning system was performed. Emphasis was made in comparing the flight statistics with recognized Required Navigation Performance (RNP) figures. The paper describes in detail the project development and the results achieved. An analysis of the results, showing that aircraft positioning with GPS/GLONASS augmentation in a local area augmentation system (LAAS) scenario can achieve accuracies that are both comparable with GPS-alone solutions and can satisfy up to CAT II precision approach criteria, is presented. Results are also given for position propagation using velocities derived from GPS and GLONASS carrier phase measurements. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

WAAS技术现状与发展

卫星导航广域增强系统的主要目的是提高卫星导航系统定位精度、完好性和增强服务区域。系统特点是较局域差分、局域增强系统的差分定位精度相对较差,但也能大幅度提高卫星导航系统的定位精度,服务范围广、不受距离限制,可满足大部分用户的使用需求。典型的系统为美国的WAAS系统。WAAS系统共由3个主站(兼参考站)、25个参考站、1个上行注入站和1颗地球同步卫星组成,覆盖北美和墨西哥周边地区,目前已投入使用。