空管导航系统课件.pptVIP

完好性監測的措施及實現無論GPS作為輔助導航系統還是作為主用導航系統，都必須滿足一定的精度和完好性要求。下表給出了美國航空無線電技術委員會對GPS用作航空輔助導航系統時的性能要求。*完好性監測的措施及實現由表中可以看出，在所有飛行階段，GPS的水準定位精度無論在有SA（為100m，2drms），還是取消SA後（為20m，2drms），均能滿足表中所規定的要求。*完好性監測的措施及實現但是，GPS系統卻無法滿足上表所規定的完好性要求。雖然在GPS衛星本身發出的導航電文中已向用戶提供了完好性資訊，但有些故障或漂移要經過幾個小時才能發現，對高速、高動態飛機的飛行安全勢必造成威脅。因此，GPS系統在航路、終端區和非精密進近時作輔助導航系統，必須進行必要的完好性增強。*完好性監測的措施與手段衛星導航系統完好性監測系統的核心，是將該系統監測到的衛星完好性資訊通過通信鏈路送到飛機上進行顯示，使駕駛員能做出判斷；或直接送到機載的衛星信號接收機中，使接收機能夠根據衛星完好性的數據，自動修訂接收機的定位計算，保證衛星的完好性滿足民航飛機航路和進近的飛行要求。*完好性監測的措施與手段目前，已有多種增強GPS系統完好性的方法和途徑。從完好性增強的手段上來分，可分為內部監測方法和外部監測方法兩大類。*完好性監測的措施與手段內部監視方法是指不需要外部設備提供資訊，僅通過飛行器內部設備的監測和分析，就可以提取出衛星系統的完好性資訊，進行衛星故障的檢測和排除。內部監測方法的機理是利用衛星信號接收機內部的冗餘信號，或其他的導航輔助資訊來實現監測的，它又包括接收機自主完好性監測（RAIM）、機載自主完好性監測（AAIM）兩個分支。*完好性監測的措施與手段AAIM實現完好性監測又有許多途徑，如採用GPS/慣性導航、GPS/多普勒導航雷達、GPS/高度表、GPS/VOR－DME和GPS/羅蘭－C等組合，可得到比單獨使用這類設備更高的導航定位精度，並以這些設備輸出的數據為基準去判別GPS系統的完好性。*完好性監測的措施與手段內部監視方法由於不需要附加外部設備的支持，因此花費較低，容易實現。目前，已研究出多種GPS接收機自主完善性監測演算法，例如二乘殘差和監視法、最大間隔監視法、校驗空間錯誤檢測排除演算法（FDE）和錯誤檢測隔離演算法（FDI）等。但內部監視方法要求同時收到一定數量的衛星信號，利用接收機的冗餘數據進行衛星故障的檢測和排除；而且由於自身設備的原因，對GPS的“小誤差”失效不敏感，其應用尤其對高動態用戶的應用受到限制。*完好性監測的措施與手段外部監視方法是在地面或太空的地球同步衛星上設置完好性監測站或站組，通過在站中建立高精度的時間和空間基準，對空間相關的誤差（大氣中的傳播延時誤差）和空間不相關的誤差（衛星的星曆誤差、星鐘誤差）進行分離解算，複製完善性資訊（如衛星數據中的健康字元等），最後向其覆蓋的用戶播發。其中一種方法是GPS系統完好性通道（GIC）檢測，或稱為GAIM系統，另一種方法是星基完好性監測，它們分別通過地基通信和衛星通信將衛星的完好性資訊發送給用戶。*完好性監測的措施與手段外部方法需要在地面建站，或利用同步衛星的設備加以實現，並且要建立數據通信鏈路，系統較複雜，需要一定的資金和技術投入。但該方法不需要冗餘衛星信號，就能實現對每顆衛星的即時監測、正確識別故障衛星，因此具有較高的可靠性和可信度。*完好性監測的措施與手段外部方法的典型應用為美國的WAAS，其目標是在大的範圍內（比如整個美國本土）同時提高定位精度（通過差分技術）、可用性（通過附加測距信號源）、完好性（即提供及時報警能力）和連續性，最終達到使GPS能夠用於所有飛行階段直至Ⅰ類精密進近的主用甚至唯一空中導航系統的要求。*完好性監測的具體實現為保證GPS系統滿足民用航空導航系統的要求，各國研究了多種增強GPS系統完好性的方法和技術途徑。從航路至非精密進近階段，增強GPS系統完好性的方法通常包括RAIM、GAIM、GPS/慣導組合以及WAAS系統，其中WAAS可達到Ⅰ類精密進近的要求。下麵分別介紹它們的具體實現。*完好性監測的具體實現在接收機內，僅依靠接收機自身獲取的定位信號進行監控的方法，稱為RAIM技術，它是在航空型GPS接收機內部通過軟體和一定的演算法實現的，成本低，適用於全球所有地區及空域。RAIM技術的基本原則是增加多餘的觀察星，它利用GPS系統的冗餘資訊，對GPS的多個導航解進行一致性檢驗，從而達到完好性監測的目的。*完好性監測的具體實現按照GPS24顆衛星的星座佈局，將為全球提供99.99%以上的5顆GPS衛星的覆蓋。當機載GPS接收機視界內有5顆衛星時，由於