MSAS系統(tǒng)中國區(qū)域航空服務(wù)性能分析

邵 搏，張 鍵，熊 帥

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，陜西 西安 710068)

1 概 述

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System, GNSS)克服了傳統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)(Instrument Landing System, ILS)的不足，實(shí)現(xiàn)了全天候、全球范圍的高精度連續(xù)導(dǎo)航功能。由于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)受到多種外部因素的影響，定位結(jié)果有時(shí)不能真實(shí)反映飛機(jī)當(dāng)前的位置，飛機(jī)在被引導(dǎo)過程中出現(xiàn)完好性風(fēng)險(xiǎn)[1]。

為了滿足航空等高生命安全用戶對精度和完好性的需要，出現(xiàn)了以全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為增強(qiáng)對象的星基增強(qiáng)系統(tǒng)。星基增強(qiáng)系統(tǒng)通過一定數(shù)量的地面監(jiān)測站對導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測，由主控站對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后生成相應(yīng)的差分改正數(shù)和完好性參數(shù)，并編排成增強(qiáng)電文后通過地球同步軌道(Geosynchronous Earth Orbit, GEO)衛(wèi)星向服務(wù)范圍內(nèi)的用戶播發(fā)[2]。用戶使用增強(qiáng)電文中的差分改正數(shù)提高定位精度，利用完好性參數(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)性能的完好性保證。

目前，正式運(yùn)行的星基增強(qiáng)系統(tǒng)有美國的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(Wide Area Augmentation System, WAAS)[2-4]、歐洲地球同步衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)服務(wù)系統(tǒng)(European Geostationary Navigation Overlay Service, EGNOS)[5-6]、日本的探路者衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)(Michibiki Satellite-based Augmentation Service, MSAS)[7-8]、印度的全球定位系統(tǒng)輔助型靜地軌道增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS Aided GEO Augmented Navigation, GAGAN)[9-10]；處于試運(yùn)行階段的星基增強(qiáng)系統(tǒng)有中國的北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)[11-13]、俄羅斯的差分改正監(jiān)測系統(tǒng)(System of Differential Correction and Monitoring, SDCM)[14-15]、非洲及印度洋星基增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS for Africa & Indian Ocean, A-SBAS)[16-17]；處于建設(shè)階段的星基增強(qiáng)系統(tǒng)有韓國增強(qiáng)衛(wèi)星系統(tǒng)(Korea Augmentation Satellite System, KASS)[18]、澳大利亞/新西蘭的南部定位增強(qiáng)網(wǎng)(Southern Positioning Augmentation Network, SouthPAN)[19]。各國星基增強(qiáng)系統(tǒng)分布如圖1。

圖1 星基增強(qiáng)系統(tǒng)分布示意圖

由圖1可見，在我國周邊正式提供服務(wù)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)主要是日本的多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)和印度的全球定位系統(tǒng)輔助型靜地軌道增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)。雖然全球定位系統(tǒng)輔助型靜地軌道增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)已于2015年4月實(shí)現(xiàn)了一類垂直引導(dǎo)進(jìn)近(APV-I)服務(wù)[9-10]，但2019年后，系統(tǒng)狀態(tài)未見更新報(bào)道。多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)卻在不斷地對系統(tǒng)進(jìn)行更新升級，持續(xù)提升服務(wù)性能。

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)由日本民航局(Japan Civil Aviation Bureau, JCAB)負(fù)責(zé)建設(shè)[2]，第一階段多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)空間段由日本自主設(shè)計(jì)的兩顆多功能傳輸衛(wèi)星(Multi-functional Transport Satellite, MTSAT)構(gòu)成，MTSAT-1R(PRN129)位于140°E，MTSAT-2(PRN137)位于145°E。由于技術(shù)原因，MTSAT-1R未能正式運(yùn)行，日本為了保留PRN129的使用權(quán)力，通過MTSAT-2同時(shí)使用PRN129和PRN137播發(fā)服務(wù)信號。地面段包括6個(gè)地面監(jiān)測站，分別位于福岡、札幌、東京、那霸、神戶和常陸太田，兩個(gè)主控站分別位于神戶和常陸太田。主控站兼具注入功能，神戶主控站負(fù)責(zé)向PRN129注入信息，常陸太田主控站負(fù)責(zé)向PRN137注入信息。多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)第一階段于2007年9月開始運(yùn)行，提供非精密進(jìn)近服務(wù)，已經(jīng)在日本51個(gè)機(jī)場公布了非精密進(jìn)近飛行程序，并在25架區(qū)域運(yùn)輸飛機(jī)上安裝了多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)[7]。

隨著日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(Quasi-Zenith Satellite System, QZSS)的發(fā)展， 多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)第二階段將與準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行一體化建設(shè)，利用準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)提供多功能衛(wèi)星增強(qiáng)服務(wù)[8]。第二階段多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)空間段由一顆QZS-3 地球同步軌道衛(wèi)星構(gòu)成，位于127°E，使用PRN129和PRN137播發(fā)增強(qiáng)電文[20]。地面段包括13個(gè)地面監(jiān)測站，分別位于札幌、仙臺(tái)、常陸太田、小松、神戶、廣島、福岡、系滿、種子島、奄美大島、石垣島、宮古島和父島，兩個(gè)主控站分別位于常陸太田和所澤，一個(gè)測試評估中心位于所澤，3個(gè)注入站分別位于常陸太田、種子島和宮古島[21]。

自2020年4月起，多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)信息的播發(fā)通道由MTSAT-2衛(wèi)星調(diào)整至準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的QZS-3衛(wèi)星，由QZS-3同時(shí)使用PRN129和PRN137播發(fā)服務(wù)信息。目前，日本民航局正在開展決斷高度250英尺垂直導(dǎo)航信標(biāo)性能(LPV-250)服務(wù)能力的驗(yàn)證工作和決斷高度200英尺垂直導(dǎo)航信標(biāo)性能(LPV-200)服務(wù)能力的論證工作。多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)有望在2023年實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)航信標(biāo)性能全階段服務(wù)能力，將服務(wù)于全日本的83個(gè)機(jī)場(不包含2個(gè)軍用機(jī)場)[22]。

2 多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)單頻增強(qiáng)電文

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)對全球定位系統(tǒng)信號進(jìn)行增強(qiáng)，播發(fā)的增強(qiáng)電文類型如表1[23]。

表1 多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)增強(qiáng)電文類型

2.1 誤差修正

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)增強(qiáng)電文類型2～4播發(fā)快變改正數(shù)偽距校正(Pseudo Range Correction, PRC)和用戶差分距離誤差索引(User Differential Range Error Index, UDREI)，用戶僅可以使用UDREI< 14的衛(wèi)星進(jìn)行定位解算，以保證完好性要求。用戶可以通過

PRcorrected(t)=PRmeasured(t)+PRC(tof)+RRC(tof)(t-tof)

(1)

對觀測偽距進(jìn)行校正，其中，t為偽距觀測時(shí)刻；tof為最近的偽距校正接收時(shí)刻；PRcorrected(t)為經(jīng)偽距校正后的載波相位平滑偽距；PRmeasured(t)為校正前的載波相位平滑偽距；PRC(tof)為接收的快變改正數(shù)；RRC(tof)為tof時(shí)刻用戶計(jì)算的測距速率改正數(shù)(Range-Rate Corrections, RRC)。

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)利用電文類型25播發(fā)慢變改正數(shù)，慢變改正數(shù)為被增強(qiáng)全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星的軌道位置(地心地固坐標(biāo)系)改正數(shù)和鐘差改正數(shù)。用戶可以直接在廣播星歷解算得到的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星位置與鐘差上進(jìn)行修正，公式為

(2)

(Δtsv)corrected=(Δtsv)L1+δaMSAS-TGDL1+DCBp1c1，

(3)

其中，(Δtsv)corrected為修正后的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星鐘差；(Δtsv)L1為全球定位系統(tǒng)L1導(dǎo)航電文解算得到的衛(wèi)星鐘差；δaMSAS為多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)單頻慢變鐘差改正數(shù)；TGDL1為全球定位系統(tǒng)L1導(dǎo)航電文中的群延遲時(shí)間參數(shù)；DCBp1c1為全球定位系統(tǒng)偽距硬件延遲偏差。

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)通過電文類型18播發(fā)電離層格網(wǎng)掩碼，電文類型26播發(fā)格網(wǎng)電離層垂直改正數(shù)和垂直誤差因子，用戶通過站星位置計(jì)算電離層穿刺點(diǎn)(Ionospheric Pierce Point, IPP)，在穿刺點(diǎn)周圍搜索電離層格網(wǎng)點(diǎn)(Ionospheric Grid Point, IGP)后內(nèi)插為用戶視線方向電離層延遲。多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)播發(fā)的電離層格網(wǎng)點(diǎn)分布如圖2。

圖2 多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)電離層格網(wǎng)點(diǎn)分布圖

2.2 定位及保護(hù)級解算

在修正軌道、鐘差和電離層誤差后，我們使用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行定位解算。觀測方程幾何矩陣G的第i行為

(4)

其中，Eli為第i顆衛(wèi)星的高度角；Azi為第i顆衛(wèi)星的方位角。用戶加權(quán)最小二乘解為

x＾=(GTWG)-1GTWy，

(5)

其中，x＾為用戶的位置和鐘差估計(jì)值；y為修正后的偽距殘差值；W為權(quán)矩陣，

(6)

(7)

(8)

則有

(9)

(10)

計(jì)算得到dmajor和dU后，保護(hù)級可由

VPLSBAS=KVdU

(11)

得到，其中，KH,NPA=6.18；KH,PA=6.0；KV=5.33。

3 多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)范圍分析

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的服務(wù)群體主要是具有高生命安全需求的民航用戶，其服務(wù)性能正在從NPA向LPV-250逐漸過渡。根據(jù)國際民航組織標(biāo)準(zhǔn)與建議措施的規(guī)定，NPA服務(wù)和LPV-250服務(wù)的精度、完好性、連續(xù)性和可用性的指標(biāo)要求如表2[24]。

表2 NPA和LPV-250服務(wù)性能要求

利用多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng) PRN137在2020年9月18日的增強(qiáng)電文，以空間分辨率1°×1°和時(shí)間分辨率30 s繪制的多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的NPA和LPV-250服務(wù)覆蓋范圍如圖3[25]。

圖3 多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)覆蓋范圍。(a) NPA; (b) LPV-250

由圖3(a)可見，多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的NPA服務(wù)已經(jīng)對日本實(shí)現(xiàn)了全境覆蓋，與其現(xiàn)在對外宣布的服務(wù)能力相匹配，同時(shí)，也對我國東部區(qū)域形成覆蓋。由圖3(b)可見，目前多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的LPV-250服務(wù)尚不具備正式服務(wù)的能力，與其正在進(jìn)行LPV-250服務(wù)驗(yàn)證的工作狀態(tài)相符合，該服務(wù)依然可以覆蓋我國東部地區(qū)，但其可用性低于70%。

4 服務(wù)性能飛行驗(yàn)證

為了進(jìn)一步分析多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)在我國東部區(qū)域的航空服務(wù)性能，我們于2020年9月18日和9月25日在遼寧省沈陽市法庫縣財(cái)湖機(jī)場進(jìn)行了兩次航空飛行試驗(yàn)，分別模擬民用航空飛機(jī)在進(jìn)近階段與航路階段的飛行狀態(tài)。

航空飛行試驗(yàn)使用小型通航飛機(jī)。試驗(yàn)使用兩臺(tái)諾瓦泰接收機(jī)，通過后處理實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量(Real Time Kinematic, RTK)的方式獲得飛機(jī)的真實(shí)軌跡，其中一臺(tái)架設(shè)在機(jī)場附近作為基準(zhǔn)站，另一臺(tái)做為流動(dòng)站安裝在通航飛機(jī)上。同時(shí)，通航飛機(jī)上還安裝了一臺(tái)Septentrio PolaRx5接收機(jī)，與流動(dòng)站共用航空天線，采集全球定位系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)、全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航電文以及多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的增強(qiáng)電文。

4.1 進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)

2020年9月18日進(jìn)行的飛行試驗(yàn)持續(xù)約2小時(shí)15分鐘，通航飛機(jī)在機(jī)場上方半徑10 km的空域內(nèi)進(jìn)行了多次起飛降落、五邊飛行和大圓飛行，用來模擬民用航空飛機(jī)在進(jìn)近階段的飛行狀態(tài)。進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)的軌跡如圖4。

圖4 進(jìn)近階段飛行測試飛機(jī)航跡圖

4.1.1 定位精度

以第2節(jié)所述方法進(jìn)行多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)增強(qiáng)定位解算，將增強(qiáng)結(jié)果與后處理實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量參考位置比較，對通航飛機(jī)在飛行試驗(yàn)過程中的水平、垂直誤差分布與95%分位數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖5。

圖5 進(jìn)近階段飛行測試多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)單頻增強(qiáng)定位誤差直方圖。(a)水平方向；(b)垂直方向

根據(jù)誤差統(tǒng)計(jì)，進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)中多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的水平定位精度(95%)為1.490 m，垂直定位精度(95%)為2.042 m，滿足表1中NPA服務(wù)和LPV-250服務(wù)的精度指標(biāo)要求，表明多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)播發(fā)的慢變/快變改正數(shù)在我國東部空域依然具有用戶定位增強(qiáng)作用。

4.1.2 完好性

完好性要求保護(hù)級能夠以一定的概率對定位誤差實(shí)現(xiàn)包絡(luò)，在服務(wù)層面一般使用完好性事件發(fā)生次數(shù)描述[26]。針對NPA服務(wù)，完好性事件定義為水平定位誤差大于水平告警門限且水平保護(hù)級小于水平告警門限的情況。針對LPV-250服務(wù)，完好性事件定義為水平定位誤差大于水平告警門限且水平保護(hù)級小于水平告警門限；或者垂直定位誤差大于垂直告警門限且垂直保護(hù)級小于垂直告警門限的情況。進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)的定位誤差、保護(hù)級和告警門限關(guān)系如圖6。

圖6 進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)的定位誤差、保護(hù)級和告警門限關(guān)系圖。(a) NPA; (b) LPV-250

由圖6可知，在飛行試驗(yàn)時(shí)段內(nèi)保護(hù)級能將相應(yīng)的定位誤差完全包絡(luò)，完好性風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率為0，滿足表1中NPA服務(wù)和LPV-250服務(wù)的完好性風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)要求，表明多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)播發(fā)的完好性參數(shù)在我國東部空域依然可以為用戶提供完好性保障。

4.1.3 可用性

對于可用性分析，通常將保護(hù)級小于告警門限的時(shí)間概率視為系統(tǒng)服務(wù)的可用性[26]。針對NPA服務(wù)，當(dāng)水平保護(hù)級小于水平告警門限時(shí)認(rèn)為服務(wù)可用。針對LPV-250服務(wù)，當(dāng)水平保護(hù)級小于水平告警門限且垂直保護(hù)級小于垂直告警門限時(shí)認(rèn)為服務(wù)可用。

基于圖6中的保護(hù)級和告警門限對比，進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)中NPA服務(wù)可用性和LPV-250服務(wù)可用性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別為100.000%和0.000%。NPA服務(wù)的可用性能夠滿足表1中NPA服務(wù)的指標(biāo)要求。由于多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)目前主要針對NPA進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致完好性參數(shù)較為保守，保護(hù)級過大，能夠?qū)Χㄎ徽`差進(jìn)行包絡(luò)但卻超過了LPV-250服務(wù)的告警門限，試驗(yàn)開展時(shí)間為當(dāng)日7時(shí)15分至9時(shí)30分，該時(shí)段內(nèi)計(jì)算得到的保護(hù)級均大于告警門限，LPV-250服務(wù)可用性不滿足指標(biāo)要求，等于0.000%。

4.1.4 連續(xù)性

對于連續(xù)性分析，通常使用15 s滑動(dòng)窗法(如圖7)進(jìn)行連續(xù)性統(tǒng)計(jì)[27]。對于某個(gè)特定時(shí)刻，如果系統(tǒng)服務(wù)在當(dāng)前時(shí)刻可用，但在接下來的15 s中至少有1 s系統(tǒng)服務(wù)變?yōu)椴豢捎?，則認(rèn)為出現(xiàn)一次連續(xù)性事件。連續(xù)性為一段時(shí)間內(nèi)樣本總數(shù)與連續(xù)性事件之差除以樣本總數(shù)。進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)中NPA服務(wù)連續(xù)性和LPV-250服務(wù)連續(xù)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3。

圖7 15 s滑動(dòng)窗法示意圖

星基增強(qiáng)系統(tǒng) NPA服務(wù)等級連續(xù)性要求為1-10-4～1-10-8/h，每小時(shí)發(fā)生連續(xù)性事件的概率為10-4～10-8，

≈(4.17×10-7～4.17×10-11)/15 ，

(12)

基于進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)中每個(gè)時(shí)刻保護(hù)級和告警門限的對應(yīng)關(guān)系，NPA服務(wù)連續(xù)性和LPV-250服務(wù)連續(xù)性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別為100.000%和0.000%。

從NPA連續(xù)性指標(biāo)(1-10-4～1-10-8/h)和LPV-250連續(xù)性指標(biāo)(1-8 × 10-6/15 s)可以看到，要得到準(zhǔn)確的連續(xù)性評估結(jié)果，NPA的最小樣本時(shí)長應(yīng)為104～108h，而LPV-250的最小樣本時(shí)長應(yīng)為(106/8) × 15 s≈520.8 h。因此，雖然上述飛行試驗(yàn)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng) NPA服務(wù)連續(xù)性達(dá)到100.000%，但仍需要進(jìn)行長期試驗(yàn)以完全驗(yàn)證連續(xù)性的正確性。

4.1.5 小 結(jié)

多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)用于進(jìn)近階段的飛行試驗(yàn)服務(wù)性能統(tǒng)計(jì)如表3。

表3 進(jìn)近階段飛行試驗(yàn)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)性能統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從上述統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可以看到，在沈陽試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)播發(fā)的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星軌道、鐘差改正數(shù)和電離層改正數(shù)依然能夠提高用戶定位精度，水平精度和垂直精度滿足民航用戶NPA與LPV-250服務(wù)等級要求；且其提供的用戶差分距離誤差索引、格網(wǎng)電離層垂直誤差因子、空域降效參數(shù)和時(shí)域降效參數(shù)等完好性信息能夠保證計(jì)算的保護(hù)級將定位誤差完全包絡(luò)，避免完好性事件發(fā)生；多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的NPA服務(wù)在我國東部地區(qū)具有應(yīng)用潛力。

4.2 航路階段飛行試驗(yàn)

9月25日飛行測試持續(xù)約3小時(shí)55分鐘，測試主要為轉(zhuǎn)場飛行，飛行從財(cái)湖機(jī)場起飛，先向西南方向飛行約180 km，再向東南方向飛行約180 km到達(dá)第二機(jī)場，在第二機(jī)場不降落，通過場地后原路返回，回到財(cái)湖機(jī)場后進(jìn)行大圓飛行降落，以模擬民用航空飛機(jī)航路階段的飛行狀態(tài)。飛行測試軌跡如圖8。

圖8 航路階段飛行測試飛機(jī)航跡圖

采用多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)行單頻增強(qiáng)定位解算，航路階段飛行測試多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)單頻增強(qiáng)定位誤差直方統(tǒng)計(jì)圖如圖9，定位誤差、保護(hù)級及告警門限如圖10，航路階段飛行試驗(yàn)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)性能統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4。

圖9 航路階段飛行測試多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)單頻增強(qiáng)定位誤差直方統(tǒng)計(jì)圖。(a)水平方向；(b)垂直方向

由圖9、圖10和表4可以看出，航路階段多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的服務(wù)性能與進(jìn)近階段基本一致。航路階段，多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)電文播發(fā)的快慢變改正數(shù)、電離層改正數(shù)、用戶差分距離誤差索引、格網(wǎng)電離層垂直誤差因子、空域降效參數(shù)和時(shí)域降效參數(shù)等依然有效，可以為民航用戶提供定位增強(qiáng)與完好性保障，且滿足NPA服務(wù)指標(biāo)要求，但不具備LPV-250服務(wù)能力。

圖10 航路階段飛行試驗(yàn)的定位誤差、保護(hù)級和告警門限關(guān)系圖。(a) NPA; (b) LPV-250

表4 航路階段飛行試驗(yàn)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)性能統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 總 結(jié)

本文簡要介紹了世界范圍內(nèi)星基增強(qiáng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了日本多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的發(fā)展階段、系統(tǒng)組成及當(dāng)前應(yīng)用情況，詳細(xì)介紹了用戶使用多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)單頻增強(qiáng)電文實(shí)現(xiàn)定位增強(qiáng)和保護(hù)級計(jì)算方法，并根據(jù)飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步測試了多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)在我國東部空域的系統(tǒng)服務(wù)能力。測試結(jié)果表明：

(1)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)提供的服務(wù)等級與官方宣布一致，僅能為民航用戶提供NPA服務(wù)，LPV-250等級服務(wù)處于建設(shè)階段；

(2)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng) NPA服務(wù)能夠覆蓋我國東部地區(qū)，其增強(qiáng)定位精度、可用性、完好性和連續(xù)性均滿足國際民航組織指標(biāo)要求，可以為我國東部區(qū)域民航用戶提供NPA服務(wù)。

對多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程、測試方法、測試結(jié)果和測試經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)有助于我國北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)北斗星基增強(qiáng)系統(tǒng)服務(wù)范圍的擴(kuò)展和服務(wù)性能的提升；同時(shí)多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)在我國東部地區(qū)有效的增強(qiáng)定位與完好性保障能力，地區(qū)相關(guān)用戶依據(jù)自身需要使用其服務(wù)。