星基增強(qiáng)系統(tǒng)電文及播發(fā)特性研究

黃雙臨，辛 潔，2，王冬霞，2，劉 帥，郭靖蕾

（1.北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心，北京 100094；2.大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430077）

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及導(dǎo)航定位用戶(hù)需求的不斷提升，利用廣播星歷進(jìn)行單點(diǎn)定位的結(jié)果已無(wú)法滿(mǎn)足高精度用戶(hù)對(duì)GNSS系統(tǒng)精度以及完好性的要求。因此，出現(xiàn)了碼差分技術(shù)、地基增強(qiáng)、星基增強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法等多種差分修正技術(shù)。SBAS系統(tǒng)是依托于各個(gè)GNSS系統(tǒng)的增強(qiáng)系統(tǒng)，通過(guò)GEO/IGSO衛(wèi)星向用戶(hù)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)航定位精度的改進(jìn)，其構(gòu)成要素決定了其服務(wù)覆蓋的區(qū)域性。在跨覆蓋區(qū)域飛行時(shí)，飛機(jī)同時(shí)搭載多套適用于不同SBAS系統(tǒng)的終端設(shè)備顯然不現(xiàn)實(shí)，那么如何在不同的SBAS覆蓋區(qū)域內(nèi)使用相應(yīng)SBAS提供的服務(wù)，并采用同一用戶(hù)終端實(shí)現(xiàn)多SBAS服務(wù)的無(wú)縫銜接，即SBAS用戶(hù)在全球范圍內(nèi)享有增強(qiáng)服務(wù)成為目前SBAS系統(tǒng)發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。

目前，以GPS為主建立的廣域和局域增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS和LAAS）已經(jīng)廣泛用于航空精密進(jìn)近，而且這些增強(qiáng)系統(tǒng)之間大多數(shù)已經(jīng)實(shí)了互操作，為民用航空提供了近于無(wú)縫的精密導(dǎo)航服務(wù)[1]。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)逐步在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占據(jù)重要的位置，是國(guó)家信息體系建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)從工程建設(shè)到運(yùn)行維護(hù)，再到應(yīng)用推廣的各個(gè)環(huán)節(jié)，都亟需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化手段進(jìn)行組織協(xié)調(diào)和統(tǒng)一規(guī)范，以保障工程研制建設(shè)順利開(kāi)展，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，規(guī)范并推動(dòng)北斗廣泛應(yīng)用[2]。

北斗星基增強(qiáng)服務(wù)的建設(shè)是我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)自身建設(shè)和不斷完善發(fā)展的內(nèi)在需求，更是我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的必然要求。星基增強(qiáng)服務(wù)必將是北斗全球系統(tǒng)提供的重要服務(wù)之一，而星基增強(qiáng)互操作標(biāo)準(zhǔn)的研究與建立也將是完成我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的重要組成部分。同時(shí)，北斗星基增強(qiáng)信息標(biāo)準(zhǔn)體化研究能夠?yàn)槲覀儏⑴c國(guó)際合作、占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)提供基礎(chǔ)和推廣支撐。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外星基增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了SBAS互操作電文結(jié)構(gòu)和播發(fā)策略，并根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制建設(shè)的現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前互操作標(biāo)準(zhǔn)需求的急迫性。

1 SBAS的發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

最初的SBAS系統(tǒng)主要基于GPS進(jìn)行建設(shè)，提供GPS差分修正信息以期對(duì)GPS信號(hào)性能進(jìn)行增強(qiáng)，是一種利用地球同步衛(wèi)星（GEO）作為通信媒介，提供差分GPS校正值和完好性數(shù)據(jù)的廣域差分GPS系統(tǒng)。隨著GNSS的廣泛應(yīng)用，SBAS逐步在向獨(dú)立、自主、兼容的方向發(fā)展?，F(xiàn)今典型的針對(duì)GPS增強(qiáng)的SBAS系統(tǒng)有美國(guó)的WAAS、歐洲的EGNOS、日本的MSAS、印度的GAGAN、俄羅斯的SDCM等。此外，EGNOS、SDCM還可提供針對(duì)GLONASS的增強(qiáng)信息。中國(guó)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)和韓國(guó)的KASS（Korea SBAS）也在試驗(yàn)驗(yàn)證中。

各大SBAS的工作原理基本相同，主要對(duì)其服務(wù)區(qū)域?qū)嵤V域差分和完好性監(jiān)測(cè)，通過(guò)GEO衛(wèi)星向用戶(hù)播發(fā)導(dǎo)航信號(hào)和廣域差分與完好性信息，從而提高GNSS在該服務(wù)區(qū)域應(yīng)用的精度、完好性、連續(xù)性、可用性，以確保滿(mǎn)足民用航空等用戶(hù)的導(dǎo)航性能需求。國(guó)外已經(jīng)公布的SBAS標(biāo)準(zhǔn)主要包括SC-159（Special Committee159）編制、RTCA批準(zhǔn)的全球定位系統(tǒng)/星基增強(qiáng)系統(tǒng)航空設(shè)備最簡(jiǎn)操作性能標(biāo)準(zhǔn)RTCA DO-229D[3]和國(guó)際SBAS互操作工作組IWG（interoperability working group）于2014年發(fā)布的SBAS L5接口控制文件草案（SBAS L5 DFMC ICD）[4]。

RTCA是一個(gè)服務(wù)于航空航天電子系統(tǒng)的非盈利組織，以聯(lián)邦顧問(wèn)委員的身份出現(xiàn)，而非美國(guó)政府官方組織。除非美國(guó)政府機(jī)構(gòu)依法授權(quán)，其建議并不能作為政府政策聲明。IWG也是一個(gè)不隸屬于任何國(guó)家的非政府組織，其建議并沒(méi)有法律效力。因此，上述兩份標(biāo)準(zhǔn)均為應(yīng)用行業(yè)針對(duì)專(zhuān)業(yè)和專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域自身需求而自行制定的標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)針對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定工作起步較晚，近幾年才發(fā)布了空間信號(hào)接口控制文件（2.0版），北斗通信協(xié)議、北斗定位協(xié)議和北斗授時(shí)協(xié)議等標(biāo)準(zhǔn)文件。為實(shí)現(xiàn)軍民融合深度發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展，我國(guó)于2014年批準(zhǔn)成立了全國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)“北斗標(biāo)技委”），從國(guó)家層面實(shí)現(xiàn)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化工作歸口管理，通過(guò)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)層面為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的開(kāi)展提供指導(dǎo)和參考依據(jù)。

我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在導(dǎo)航電文設(shè)計(jì)之初就包含了增強(qiáng)服務(wù)信息，以對(duì)衛(wèi)星軌道、時(shí)鐘和電離層進(jìn)行修正，并將修正參數(shù)通過(guò)GEO衛(wèi)星廣播給用戶(hù)使用。因此，北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)本身就帶有廣播偽距差分的功能，是一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與星基增強(qiáng)系統(tǒng)統(tǒng)一籌劃建設(shè)的系統(tǒng)。此外，為向中東部和華北地區(qū)提供分米級(jí)相位增強(qiáng)運(yùn)行服務(wù)，北斗系統(tǒng)在原增強(qiáng)導(dǎo)航信息的基礎(chǔ)上，正通過(guò)GEO向用戶(hù)試驗(yàn)播發(fā)擴(kuò)展的差分補(bǔ)充參數(shù)。我國(guó)雖在空間信號(hào)接口控制文件中對(duì)完好性、差分信息、格網(wǎng)點(diǎn)電離層信息等增強(qiáng)服務(wù)信息進(jìn)行了簡(jiǎn)略定義和說(shuō)明，但并不足以支撐增強(qiáng)用戶(hù)端的研制與生產(chǎn)。因此，我國(guó)需在北斗標(biāo)技委發(fā)布的“國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系”指導(dǎo)下，從SBAS電文設(shè)計(jì)、設(shè)備性能、操作特性、試驗(yàn)評(píng)估等多個(gè)維度開(kāi)展對(duì)星基增強(qiáng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)研究。

2 星基增強(qiáng)電文設(shè)計(jì)分析

SBAS互操作標(biāo)準(zhǔn)體系研究是系統(tǒng)自身建設(shè)和不斷完善發(fā)展的必然需要?，F(xiàn)有的SBAS是作為獨(dú)立的、區(qū)域性系統(tǒng)運(yùn)行的，且其主要針對(duì)各自系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的民航提供。但每個(gè)SBAS的GEO衛(wèi)星地理覆蓋范圍遠(yuǎn)大于此SBAS系統(tǒng)的服務(wù)覆蓋范圍，且可能同時(shí)對(duì)多個(gè)系統(tǒng)可視。如何對(duì)航空用戶(hù)實(shí)現(xiàn)交叉覆蓋區(qū)域SBAS服務(wù)的無(wú)縫鏈接，成為SBAS服務(wù)性能提升必將考慮的問(wèn)題。各大SBAS系統(tǒng)導(dǎo)航電文的設(shè)計(jì)思想基本一致，主要包含數(shù)據(jù)內(nèi)容、差錯(cuò)控制編碼、編排結(jié)構(gòu)及播發(fā)方式等方面，但根據(jù)各自系統(tǒng)需求不同，各電文設(shè)計(jì)也存在一定的差異。

2.1 星基增強(qiáng)電文格式及內(nèi)容分析

2.1.1 SBAS L1電文格式及內(nèi)容分析

當(dāng)前SBAS L1上的電文設(shè)計(jì)參照RTCA DO-229D協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)GEO衛(wèi)星播發(fā)完好性及差分改正信息。

SBAS L1電文的每個(gè)數(shù)據(jù)塊（或幀）為250bit，含前8bit為前導(dǎo)碼，6bit電文類(lèi)型標(biāo)識(shí)、212bit數(shù)據(jù)塊及24bit循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC），以250b/s的基本數(shù)據(jù)率進(jìn)行傳輸。表1列出了目前公開(kāi)發(fā)布的主要電文類(lèi)型（Message Type，MT）及定義。同時(shí)，為了保證不同信息類(lèi)型所播發(fā)信息內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，采用多類(lèi)數(shù)據(jù)版本號(hào)信息（Issue Of Data，IOD）對(duì)完好性及差分改正信息的可用性進(jìn)行標(biāo)識(shí)，具體這些版本號(hào)信息內(nèi)容及與其他信息間的關(guān)系如下。

表1 SBAS L1的電文類(lèi)型

表2 SBAS L1的數(shù)據(jù)版本信息

2.1.2 SBAS L5電文格式及內(nèi)容分析

目前，各大SBAS系統(tǒng)都在開(kāi)展由單頻單系統(tǒng)向雙頻多系統(tǒng)的過(guò)渡，并成立了相應(yīng)的工作組來(lái)論證SBAS L5互操作電文[5]。SBAS L5同樣采用數(shù)據(jù)塊的電文播發(fā)模式，但前導(dǎo)碼僅為4bit，而數(shù)據(jù)為增加為216bit。表3、表4列出了目前公開(kāi)發(fā)布的主要電文類(lèi)型、數(shù)據(jù)版本號(hào)及定義，并通過(guò)圖2標(biāo)識(shí)了各類(lèi)信息間的關(guān)聯(lián)。

表3 SBAS L5的電文類(lèi)型

表4 SBAS L5的數(shù)據(jù)版本信息

2.2 星基增強(qiáng)電文播發(fā)策略分析

RTCA DO-229D協(xié)議和SBAS L5接口控制文件草案中僅規(guī)定了各類(lèi)信息的最大更新頻度。各大星基增強(qiáng)系統(tǒng)均根據(jù)自身系統(tǒng)特性及信息關(guān)重度，制定了不同的播發(fā)策略。

表5 EGNOS/WAAS在一天內(nèi)的MT時(shí)間序列

圖1 EGNOS/WAAS一小時(shí)的MT時(shí)間序列圖

圖2 EGNOS/WAAS一天的MT時(shí)間序列

以EGNOS/WAAS為例，根據(jù)表5和圖3、圖4的統(tǒng)計(jì)情況分析，大部分信息無(wú)固定的播發(fā)次序，總的來(lái)說(shuō)：

（1）完好性快變信息均以固定的更新頻度固定播發(fā)，當(dāng)前播發(fā)快變改正數(shù)和完好性的衛(wèi)星數(shù)少于40顆。

（2）降效因子均以較為固定的更新頻度進(jìn)行播發(fā)，通過(guò)該類(lèi)信息可實(shí)現(xiàn)快慢變改正數(shù)及電離層格網(wǎng)改正數(shù)的降效計(jì)算。

（3）GEO衛(wèi)星星歷及歷書(shū)也以相對(duì)固定的播發(fā)頻度進(jìn)行播發(fā)，提供SBAS服務(wù)的GEO衛(wèi)星在地固系中的位置、速度、加速度信息，以及種差和鐘速信息，同時(shí)也包括參考時(shí)刻和精度指示標(biāo)識(shí)（URA）。

（4）與EGNOS相比，WAAS并未常態(tài)播發(fā)與UTC的時(shí)差信息。理論上，SBAS網(wǎng)絡(luò)時(shí)與UTC間的偏差小于20ns，與GPST間的偏差小于50ns。

（5）與EGNOS相比，WAAS播發(fā)電離層格網(wǎng)改正數(shù)的頻度較為固定，在每個(gè)更新周期可播發(fā)375個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)的電離層改正數(shù)，遠(yuǎn)小于全球格網(wǎng)點(diǎn)定義。因此，SBAS主要播發(fā)重點(diǎn)區(qū)域的電離層格網(wǎng)改正數(shù)。

2.3 星基增強(qiáng)電文處理方法分析

2.3.1 星歷和星鐘誤差修正方法分析

早在1997年，斯坦福大學(xué)Parkinson就提出了將通過(guò)5個(gè)或5個(gè)以上基準(zhǔn)站采集原始數(shù)據(jù)，并將星歷、星鐘和站鐘在大的估計(jì)器里進(jìn)行聯(lián)合解算。隨后，Enge P采用共視時(shí)間傳遞法將站鐘偏差分離出來(lái)，進(jìn)而將解算減少至四維（星歷和星鐘）。1999年，斯坦福大學(xué)和JPL研究小組共同對(duì)上述算法進(jìn)一步改進(jìn)，采用站間單差消去殘余的電離層和對(duì)流層等共同誤差，再利用星際雙差消除基準(zhǔn)站間的誤差，先求解星歷，再利用修正的星歷解算星鐘，現(xiàn)有SBAS系統(tǒng)普遍采用這種算法。德國(guó)的GFZ地學(xué)中心通過(guò)對(duì)幾種算法的綜合分析于2004年指出，以上幾種算法實(shí)質(zhì)上還是星歷和星鐘的統(tǒng)一解算，適用于中軌衛(wèi)星星座，不大適用于中高軌結(jié)合的混合星座[6]。蔡成林[7]等人結(jié)合BDS混合星座特點(diǎn)，提出了一種將星鐘和星歷誤差解算過(guò)程分離的新方法，從而將四維時(shí)空解算變?yōu)槿S空間解算，有效提高了定位精度。

2.3.2 電離層延遲差分修正方法分析

電離層延遲是影響衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)距和定位精度最重要誤差源之一[8]。SBAS可通過(guò)多個(gè)連續(xù)運(yùn)行的參考站觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的電離層延遲進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并生成電離層差分修正數(shù)，從而修正用戶(hù)的電離層延遲。SBAS通常采用格網(wǎng)修正法來(lái)修正電離層延遲[9]，其提供的電離層差分修正數(shù)是電離層格網(wǎng)點(diǎn)處的垂直電離層延遲估計(jì)。傳統(tǒng)的電離層修正的格網(wǎng)修正方法，更多地借助電離層的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄈ鏚lobuchar模型、Bent模型、IRI模型），其計(jì)算精度不可避免地受到這一類(lèi)模型本身精度的影響和制約[10]。

當(dāng)前運(yùn)行的SBAS系統(tǒng)主要采用三種方式針對(duì)每個(gè)電離層格網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行垂直電離層延遲評(píng)估[11]：一種是三角格網(wǎng)插入的卡爾曼濾波方法（Solar-TRIN）。假設(shè)電子容量是固定的，通過(guò)電離層穿刺點(diǎn)測(cè)量的傾斜總電子容量（TEC）值，計(jì)算球型網(wǎng)格點(diǎn)上的TEC值；第二種是廣泛應(yīng)用于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基于Kriging插入方法，該方法利用已知的樣本值和設(shè)定的協(xié)方差函數(shù)（變差函數(shù)）來(lái)確定不同時(shí)間點(diǎn)和位置的未知值，充分利用TEC的空間相關(guān)性，并進(jìn)行不確定性評(píng)估測(cè)量；第三種方法則考慮綜合了以上兩種方法的優(yōu)勢(shì)，使用變差函數(shù)考慮空間相關(guān)性。

2.3.3 完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

完好性監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)和排除的有效手段，能夠檢驗(yàn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)品質(zhì)。當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)三大完好性監(jiān)測(cè)方法[12]為：一是外部增強(qiáng)方法，如廣域增強(qiáng)系統(tǒng)、局域增強(qiáng)系統(tǒng)等在向用戶(hù)播發(fā)誤差改正數(shù)的同時(shí)也給出改正數(shù)的完好性信息；二是接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)RAIM方法，利用導(dǎo)航衛(wèi)星的冗余信息，實(shí)現(xiàn)多個(gè)導(dǎo)航解的一致性檢驗(yàn)，以達(dá)到完好性監(jiān)測(cè)的目的；三是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身基本完好性監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星自主完好性監(jiān)測(cè)。

衛(wèi)星鐘是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)，其完好性監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)衛(wèi)星鐘差異常。因此，SBAS需對(duì)衛(wèi)星鐘的狀態(tài)進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，適時(shí)作出故障鐘排除、星載鐘切換等操作。通常，衛(wèi)星鐘差異常可以通過(guò)星載原子鐘的高精度頻率或相位比對(duì)測(cè)量、動(dòng)態(tài)Allan方差和基于滑動(dòng)窗口的最小二乘擬合算法，并結(jié)合來(lái)二階多項(xiàng)式模型、灰色模型、Kalman濾波器模型等多種衛(wèi)星鐘差模型實(shí)現(xiàn)，但實(shí)時(shí)性上大多難以滿(mǎn)足系統(tǒng)需求。目前，SBAS完好性監(jiān)測(cè)以EGNOS和基于GPS的SBAS的完好性概念最具有代表性。EGNOS結(jié)合自身系統(tǒng)完好性，可提供空間信號(hào)和完好性標(biāo)志等完好性信息；基于GPS的SBAS結(jié)果廣域增強(qiáng)技術(shù)和地面完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)，提出UDRE、GIVE等完好性概念。雖然二者概念不同，但均以觀測(cè)方程的形式將誤差通過(guò)空間幾何關(guān)系到定位域的誤差之上，使多星座間完好性信息等效利用成為可能[13，14]。對(duì)于DFMC SBAS系統(tǒng)完好性來(lái)說(shuō)，因其包含綜合信息完好性和用戶(hù)端完好性監(jiān)測(cè)兩部分，故可考慮將上述三種方法相結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行信息的完好性參數(shù)計(jì)算，同時(shí)在用戶(hù)接收端輔助以接收機(jī)完好性監(jiān)測(cè)算法。SBAS互操作的實(shí)現(xiàn)將能更好的支持民用航空各個(gè)飛行階段的精度和完好性性能需求。

3 對(duì)SBAS電文設(shè)計(jì)的啟迪

目前，我國(guó)在GNSS系統(tǒng)層面取得了系列的研究成果，為我國(guó)SBAS系統(tǒng)建設(shè)起到了積極的推動(dòng)作用。然而，由于起步較晚以及GPS系統(tǒng)的先入優(yōu)勢(shì)，許多方面的研究尚處在試驗(yàn)論證層面，且高精度相位增強(qiáng)信息的算法設(shè)計(jì)還需進(jìn)一步的系統(tǒng)化和深入化。尤其我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座是由GEO、IGSO和MEO組成的混合星座，具備建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航與星基增強(qiáng)一體化系統(tǒng)的有利優(yōu)勢(shì)，但如何進(jìn)一步利用GEO和IGSO衛(wèi)星進(jìn)行星基增強(qiáng)還需深入研究。因此，進(jìn)一步深化研究和探討適于我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星基增強(qiáng)技術(shù)，建立和完善星基增強(qiáng)體系，對(duì)促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展和多星座SBAS系統(tǒng)互操作實(shí)現(xiàn)有著積極的作用。綜合分析SBAS研制建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)SBAS互操作標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提出以下建議：

（1）導(dǎo)航信號(hào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)開(kāi)放性和自主性原則，SBAS互操作標(biāo)準(zhǔn)建立應(yīng)立足于所依附的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身特點(diǎn)基礎(chǔ)上，充分利用國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)資源和研究成果，特別是SBAS信號(hào)頻率、信息速率、測(cè)距碼、調(diào)制方式、信號(hào)通量密度等主要參數(shù)設(shè)計(jì)均應(yīng)與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航服務(wù)相應(yīng)頻段的信號(hào)保持一致，初步確立信號(hào)的兼容性和互操作性。

（2）星基增強(qiáng)電文標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。參照RTCA DO-229D國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和SBAS L5接口控制文件草案，并根據(jù)地面運(yùn)控段各項(xiàng)業(yè)務(wù)解算和用戶(hù)需求，確定導(dǎo)航電文內(nèi)容，并進(jìn)一步根據(jù)電文長(zhǎng)度、信息更新速率等確定導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu)和電文糾錯(cuò)編碼方式，初步確立信息的兼容性和互操作性。

（3）星基增強(qiáng)電文處理標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。時(shí)空基準(zhǔn)是進(jìn)行各項(xiàng)業(yè)務(wù)解算的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)時(shí)間方面，各SBAS時(shí)應(yīng)通過(guò)與UTC間的差值計(jì)算，獲知其與其他SBAS間的時(shí)差。在空間坐標(biāo)系方面，由于各大GNSS系統(tǒng)采用了不同的坐標(biāo)框架，其相對(duì)偏差將影響各衛(wèi)星星座的互操作。需通過(guò)在觀測(cè)模型中設(shè)置互操作參數(shù)[17]，并將各SBAS系統(tǒng)間存在的坐標(biāo)系統(tǒng)誤差廣播給用戶(hù)。需要注意的是，各SBAS必須選擇各自的參考衛(wèi)星進(jìn)行差分，才能消除坐標(biāo)互操作參數(shù)的影響[15]。

在誤差修正技術(shù)和完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)僅支持航空設(shè)備最簡(jiǎn)性能操作，針對(duì)單頻單星座、單頻多星座、雙頻單星座、雙頻多星座的SBAS互操作技術(shù)還需進(jìn)行深入地研究和設(shè)計(jì)。

星基增強(qiáng)互操作的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合權(quán)衡的各方要素，并隨著技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行誤差修正參數(shù)和模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)SBAS互操作設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行同步更新。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在綜合分析了SBAS互操作設(shè)計(jì)的要素的基礎(chǔ)上，從導(dǎo)航信號(hào)設(shè)計(jì)、星地傳輸信息和星基增強(qiáng)業(yè)務(wù)處理3個(gè)方面提出了SBAS互操作標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的意見(jiàn)建議。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航互操作技術(shù)和星基增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展，各SBAS的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇存在差異，但所涵蓋的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素基本一致，進(jìn)而可以總結(jié)歸納形成概要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為各SBAS系統(tǒng)兼容性和互操作性打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為用戶(hù)端的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)提供前提條件和重要支撐，引領(lǐng)全球星基增強(qiáng)服務(wù)的無(wú)縫發(fā)展。