廣域差分簡介

1、SBAS即Space Based Augmentation System,是利用地球靜止軌道衛(wèi)星建立的地區(qū)性廣域差 分增強系統(tǒng)。目前全球發(fā)展的 SBAS系統(tǒng)有：歐空局接收衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) （EGNOS），歐洲大陸美國雷聲公司的廣域增強系統(tǒng) （WAAS），美洲大陸日本的多功能衛(wèi)星增強系統(tǒng)（ MSAS），亞洲大陸 三者具有完全兼容的互操作性。其特點是：1通過地球靜止衛(wèi)星（GEO ）發(fā)布包括GPS衛(wèi)星星歷誤差改正、衛(wèi)星鐘差改正和電離層改 的信息；2、通過GEC衛(wèi)星發(fā)播GPS和GEC衛(wèi)星完整的數(shù)據(jù)；3、GEC衛(wèi)星的導(dǎo)航載荷發(fā)射GPS L1測距信號。SBAS覆蓋圖WAAS 這個名詞、全名為 Wide Are

2、a Augmentation System，即廣域增強系統(tǒng)。 WAAS是美 國聯(lián)邦航空局（FAA ）及美國交通部為提升飛行精確度而發(fā)展出來的，因為目前單獨使用GPS并無法達(dá)到聯(lián)邦航空局針對精確飛行導(dǎo)航所設(shè)定的要求。WAAS包含了約25個地面參考站臺，位置散布于美國境內(nèi)，負(fù)責(zé)監(jiān)控GPS衛(wèi)星的資料。其中兩個分別位于美國東西岸的主站臺搜集其它站臺傳來的資料，并據(jù)此計算出 GPS衛(wèi)星的軌道偏移量、電子鐘誤差，以及由大氣層及電離層所造成的訊息延遲時間，匯整后經(jīng)由兩顆位在赤道上空之同步衛(wèi)星的其中之一傳播出去。此 WAAS訊號的發(fā)送頻率與GPS訊號的頻率相同，因此任何具備WAAS功能的GPS機臺都可接收此訊

3、號，并藉此修正定位信息。WAAS可以校正由電離層干擾、時序控制不正確以及衛(wèi)星軌道錯誤等因素所造成的GPS訊號誤差，也能提供各衛(wèi)星是否正常運轉(zhuǎn)之信息。雖然 WAAS目前尚未正式通過美國航空局的飛行使用認(rèn)證，但此系統(tǒng)已開放給一般民眾使用，例如從事航?；蚱渌蓍e活動的人們。WAAS提供校正GPS訊號的功能，讓您得到更精確的定位。到底能提升多少精確度呢？ 官方給出的數(shù)據(jù)是，可以平均提升最多五倍的精確度！目前無WAAS功能的普通GPS接收機的正常精確度是15米，而一臺具備 WAAS功能的GPS接收機能在95%的情況下提供您 誤差小于三公尺的精準(zhǔn)定位，而且您不必為了使用WAAS功能而支付任何使用費。美國的

4、WAAS這么強，歐洲人也沒有閑著，歐洲正在一步步的部署計劃中的歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”即GNSS。提到GNSS，就涉及到兩個方面：一是美國的GPS體系；另一個就是俄羅斯的GLONASS體系。導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)除美國的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)外，能與其比擬的就 是俄羅斯的 GLObal NAvigation Satellite System（ 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) ） ，即 GLONASS 衛(wèi)星系統(tǒng)，也是 24顆衛(wèi)星組成的系統(tǒng)，由于經(jīng)費困難，缺乏維護和補充， 目前可能有 19 顆可用，但隨 著俄羅斯經(jīng)濟的復(fù)蘇和軍事上的需要，將會得到完善和健全。俄羅斯對 GLONASS 系統(tǒng)采 用了軍民合用、不加密的開放政策。所以歐洲

5、開發(fā)了同時對GPS和GLONASS廣域星基增強系統(tǒng)。它的原理與美國的WAAS類似，包括相應(yīng)的地面設(shè)施和空間衛(wèi)星，以提高GPS和GLONASS 系統(tǒng)的精度、 完好性和可用性。 歐洲 GNSS 的目標(biāo)是分二步走 ,GNSS1 和 GNSS 2，首先發(fā)展一個民間 GNSS- 1,其主要內(nèi)容是對現(xiàn)有 GPS和GLONASS的星基進行增 強，即利用靜止衛(wèi)星， 面向歐洲范圍內(nèi)的導(dǎo)航提供服務(wù)， 即 European Geostationary Navigation Overlay Service （歐洲靜地星導(dǎo)航重疊服務(wù)），這就是我們上文提到的EGNOS。然后再進一步建成 GNSS 2,也就是通常說的 &q

6、uot;伽利略 "計劃,從區(qū)域性漸進地擴展成全球系統(tǒng)。和 WAAS 一樣, EGNOS 通過利用靜止衛(wèi)星, 達(dá)到了一個很高的定位精度, 而且由于是 開放式系統(tǒng),使用 EGNOS 功能同樣不用支付任何的使用費。那這么好的功能,美國的,歐 洲的,到了中國能用嗎？目前, WAAS 衛(wèi)星訊號的適用范圍只有北美洲。在其他地方并無 任何地面參考站臺,所以這些地區(qū)的 GPS 使用者就算能接收到 WAAS 訊號,也會因為訊 號沒經(jīng)過適當(dāng)?shù)男Ｕ鵁o法提升其機臺的精確度。 即使在美國, 由于衛(wèi)星位于赤道上空的緣 故,若所在位置之南方地平線有樹林或山脈阻擋, 也會不容易收到 WAAS 訊號。而 EGNOS

7、 的地面設(shè)施和靜止衛(wèi)星也沒有覆蓋到亞、 非、 南美和遠(yuǎn)東等地區(qū)。 所以,中國國內(nèi)還無法使 用 WAAS/EGNOS 的精確定位服務(wù)。雖然目前中國的 GPS 使用者暫時無法享受到 WAAS 帶來的好處。但目前已有許多國家正在 發(fā)展類似的衛(wèi)星校正系統(tǒng), 例如日本的 Multi-Functional Satellite Augmentation System（MSAS系統(tǒng)?；诙喙δ艿男l(wèi)星增強系統(tǒng) （MSAS是由日本氣象局和日本交通部組織實施的基于2顆多功能衛(wèi)星（MTSAT的GPS星基增強系統(tǒng)，類似于美國的廣域差分增強系統(tǒng)（WAAS。該系統(tǒng)從1996 年開始實施,主要目的是為日本飛行區(qū)的飛機提供全程

8、通信和導(dǎo)航服務(wù)。系統(tǒng)覆蓋范 圍為日本所有飛行服務(wù)區(qū),也可為亞太地區(qū)的機動用戶播發(fā)氣象數(shù)據(jù)信息。?MTSAT衛(wèi)星是一種地球靜止同步衛(wèi)星（GEOS，定點位置分別在東經(jīng) 140度和145度編號129、137。采用Ku波段和L波段兩個頻點。其中，Ku波段頻率主要用來播發(fā)高速的通信信息和氣象數(shù)據(jù)。L波段頻率與GPS的L1頻率相同，主要用于導(dǎo)航服務(wù)。?MSASF 2007年9月完成了地面系統(tǒng)與 2顆MTSA衛(wèi)星的集成、衛(wèi)星覆蓋區(qū)測試以及 MTSAT 衛(wèi)星位置的安全評估和操作評估測試 （包括衛(wèi)星信號功率測試、 動靜態(tài)定位測試和主控站備 份切換測試等）。測試結(jié)果表明，MSAS能夠很好地提高日本偏遠(yuǎn)島嶼機場的導(dǎo)

9、航服務(wù)性能， 滿足國際民航組織（ICAO）對非精密進近階段（NPA和I類垂直引導(dǎo)進近（APV-I ）階段的 水平位置誤差（HPE，垂直位置誤差（VPE以及相應(yīng)的報警限值（HLA和VLA的規(guī)定，具 備了試運行能力。MFRTE&曲宙Lbaw" Augmenfafion SvofTS）覆域擁、30«CIORVMTSAT_ I=r03DEU90盤躅屮加j加馳并阿1踰伽冉ri#ftnfnK7lft*Fnm禱0$/wF 30 J9140MSAS覆蓋圖經(jīng)實際測試，在西安以西信號就比較弱了。在蘭州也能收到。在烏魯木齊的空曠地方也能收到，時有時無，非常微弱。在阿拉山口地區(qū)測試沒有收到

10、。低緯度地區(qū)應(yīng)該會好些！值得提示的是，在信號不穩(wěn)定的地方，在收到差分信號，或信號失鎖時，精度會有較大的波動。SBAS即Space Based AugmentationSystem,是利用地球靜止軌道衛(wèi)星建立的地區(qū)性廣域差分增強系統(tǒng)。目前全球發(fā)展的 SBAS系統(tǒng)有：歐空局接收衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) （EGNOS），歐洲大陸美國雷聲公司的廣域增強系統(tǒng)（WAAS），美洲大陸日本的多功能衛(wèi)星增強系統(tǒng)（MSAS ），亞洲大陸三者具有完全兼容的互操作性。其特點是：1、 通過地球靜止衛(wèi)星（GEO ）發(fā)布包括 GPS衛(wèi)星星歷誤差改正、衛(wèi)星鐘差改正和電離層 改的信息；2、通過GEO衛(wèi)星發(fā)播GPS和GEO衛(wèi)星完整的數(shù)據(jù)；3

11、、GEO衛(wèi)星的導(dǎo)航載荷發(fā)射 GPS L1測距信號。SBAS覆蓋圖WAAS 這個名詞、全名為 Wide Area Augmentation System,即廣域增強系統(tǒng)。WAAS是美國聯(lián)邦航空局（FAA ）及美國交通部為提升飛行精確度而發(fā)展出來 的，因為目前單獨使用 GPS并無法達(dá)到聯(lián)邦航空局針對精確飛行導(dǎo)航所設(shè)定的 要求o WAAS包含了約25個地面參考站臺，位置散布于美國境內(nèi)，負(fù)責(zé)監(jiān)控GPS 衛(wèi)星的資料。其中兩個分別位于美國東西岸的主站臺搜集其它站臺傳來的資料， 并據(jù)此計算出GPS衛(wèi)星的軌道偏移量、電子鐘誤差，以及由大氣層及電離層所 造成的訊息延遲時間，匯整后經(jīng)由兩顆位在赤道上空之同步衛(wèi)星的

12、其中之一傳播 出去。此 WAAS訊號的發(fā)送頻率與 GPS訊號的頻率相同，因此任何具備 WAAS功能的GPS機臺都可接收此訊號，并藉此修正定位信息。 WAAS可以 校正由電離層干擾、時序控制不正確以及衛(wèi)星軌道錯誤等因素所造成的GPS訊號誤差，也能提供各衛(wèi)星是否正常運轉(zhuǎn)之信息。 雖然 WAAS目前尚未正式通過 美國航空局的飛行使用認(rèn)證，但此系統(tǒng)已開放給一般民眾使用，例如從事航?；?其它休閑活動的人們。WAAS提供校正GPS訊號的功能，讓您得到更精確的定位。到底能提升多 少精確度呢？官方給出的數(shù)據(jù)是，可以平均提升最多五倍的精確度！目前無 WAAS功能的普通GPS接收機的正常精確度是15米，而一臺具備

13、 WAAS功能 的GPS接收機能在95%的情況下提供您誤差小于三公尺的精準(zhǔn)定位，而且您不 必為了使用WAAS功能而支付任何使用費。美國的WAAS這么強，歐洲人也沒有閑著，歐洲正在一步步的部署計劃中 的“歐洲全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”即 GNSS。提到GNSS，就涉及到兩個方面：一是 美國的GPS體系；另一個就是俄羅斯的 GLONASS體系。導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)除美國 的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)外，能與其比擬的就是俄羅斯的 GLObal NAvigation Satellite System全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)），即GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)，也是24顆衛(wèi)星組成的系 統(tǒng)，由于經(jīng)費困難，缺乏維護和補充，目前可能有19顆可用，但隨著

14、俄羅斯經(jīng)濟的復(fù)蘇和軍事上的需要，將會得到完善和健全。俄羅斯對GLONASS系統(tǒng)采用了軍民合用、不加密的開放政策。所以歐洲開發(fā)了同時對GPS和GLONASS廣域星基增強系統(tǒng)。它的原理與美國的 WAAS類似，包括相應(yīng)的地面設(shè)施和空 間衛(wèi)星，以提高GPS和GLONASS系統(tǒng)的精度、完好性和可用性。歐洲 GNSS 的目標(biāo)是分二步走，GNSS 1和GNSS-2,首先發(fā)展一個民間GNSS- 1,其主 要內(nèi)容是對現(xiàn)有GPS和GLONASS的星基進行增強，即利用靜止衛(wèi)星，面向歐 洲范圍內(nèi)的導(dǎo)航提供服務(wù)，即 European Geostati on ary Navigation Overlay Service

15、（歐洲靜地星導(dǎo)航重疊服務(wù)），這就是我們上文提到的EGNOS。然后再進一步建成GNSS-2,也就是通常說的"伽利略"計劃，從區(qū)域性漸進地擴展成全球系 統(tǒng)。和WAAS 一樣，EGNOS通過利用靜止衛(wèi)星，達(dá)到了一個很高的定位精度， 而且由于是開放式系統(tǒng)，使用EGNOS功能同樣不用支付任何的使用費。那這么 好的功能，美國的，歐洲的，到了中國能用嗎？目前， WAAS衛(wèi)星訊號的適用 范圍只有北美洲。在其他地方并無任何地面參考站臺，所以這些地區(qū)的GPS使用者就算能接收到 WAAS訊號，也會因為訊號沒經(jīng)過適當(dāng)?shù)男Ｕ鵁o法提升其 機臺的精確度。即使在美國，由于衛(wèi)星位于赤道上空的緣故，若所在位

16、置之南方 地平線有樹林或山脈阻擋，也會不容易收到WAAS訊號。而EGNOS的地面設(shè)施和靜止衛(wèi)星也沒有覆蓋到亞、非、南美和遠(yuǎn)東等地區(qū)。所以，中國國內(nèi)還無法 使用WAAS/EGNOS的精確定位服務(wù)。雖然目前中國的 GPS使用者暫時無法享受到 WAAS帶來的好處。但目前已有許多國家正在發(fā)展類似的衛(wèi)星校正系統(tǒng)，例如日本的Multi-Fu nctio nal Satellite Augme ntatio nSystem （ MSAS ）系統(tǒng)?；诙喙δ艿男l(wèi)星增強系統(tǒng)（ MSAS ）是由日本氣象局和日本交通部組織實施的基于2顆多功能衛(wèi)星（MTSAT ）的GPS星基增強系統(tǒng)，類似于美國的廣域差分增強系統(tǒng) （

17、WAAS ）。 該系統(tǒng)從1996年開始實施，主要目的是為日本飛行區(qū)的飛機提供全程通信和導(dǎo)航服務(wù)。系 統(tǒng)覆蓋范圍為日本所有飛行服務(wù)區(qū)，也可為亞太地區(qū)的機動用戶播發(fā)氣象數(shù)據(jù)信息。?MTSAT衛(wèi)星是一種地球靜止同步衛(wèi)星（GEOs ），定點位置分別在東經(jīng) 140度和145度編號129、137。采用Ku波段和L波段兩個頻點。其中，Ku波段頻率主要用來播發(fā)高速的通 信信息和氣象數(shù)據(jù)。L波段頻率與GPS的L1頻率相同，主要用于導(dǎo)航服務(wù)。?MSAS于2007年9月完成了地面系統(tǒng)與 2顆MTSAT衛(wèi)星的集成、衛(wèi)星覆蓋區(qū)測試以及 MTSAT衛(wèi)星位置的安全評估和操作評估測試（包括衛(wèi)星信號功率測試、動靜態(tài)定位測試和 主控站備份切換測試等）。測試結(jié)果表明，MSAS能夠很好地提高日本偏