北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的廣域差分與完好性服務

衛(wèi)星導航是運動載體通過接收導航衛(wèi)星發(fā)送的導航信號，以導航衛(wèi)星作為動態(tài)已知點，實時地測定自身的位置和速度，進而實現導航的過程。衛(wèi)星導航的基本功能就是向各類用戶(靜止的或運動的)實時提供準確、連續(xù)的位置、速度和時間信息。

衛(wèi)星導航系統(tǒng)是重要的空間信息基礎設施，所以我國很重視衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設，已經制定了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。第一步是北斗導航試驗系統(tǒng)建成運行;第二步是2012年前建成區(qū)域性無源衛(wèi)星導航系統(tǒng);第三步是2020年前建成全球性無源衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

目前正在建設區(qū)域性無源衛(wèi)星導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)融衛(wèi)星導航與廣域差分為一體，向用戶實時播發(fā)衛(wèi)星導航信息、廣域差分改正信息及完好性信息等。導航信息可為用戶提供基本的導航定位服務;廣域增強信息根據用戶的不同等級，可為用戶提供更高精度的定位精度，改善區(qū)域的導航性能，為所覆蓋區(qū)域導航用戶提供全天候、高性能的導航定位服務。完好性信息可為用戶提供區(qū)域導航系統(tǒng)的可用性信息，當系統(tǒng)不可用或導航精度降低時，及時向用戶告警。

北斗導航定位增強系統(tǒng)主要包括三部分：空間部分、地面部分和用戶部分。空間部分由攜帶導航轉發(fā)器的地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星組成。地面部分由若干參考站和主控站組成。北斗導航定位增強系統(tǒng)具有三種功能，即地球靜止衛(wèi)星(GEO)測距功能、完好性監(jiān)測功能和廣域差分功能。測距功能就是GEO衛(wèi)星發(fā)射似GPS信號，把GEO衛(wèi)星作為附加的導航星，增強衛(wèi)星導航的可用性。地面完好性廣播(GIB)功能可為用戶提供完好性信息，因此，具有完好性監(jiān)測的衛(wèi)星導航系統(tǒng)可用性將滿足所有飛行階段直至I類精密進場的RNP完好性要求。采用GIB方法增強后，只需4顆可見衛(wèi)星，而不是6顆具有良好幾何配置的可見衛(wèi)星就可確定出超差衛(wèi)星。測距和完善性服務將在GEO導航轉發(fā)器的整個地跡范圍內提供服務，差分修正服務只能對應地面監(jiān)測臺網的地區(qū)范圍內提供服務。

參考站采集導航衛(wèi)星和GEO衛(wèi)星的距離和(或)相位數據，并傳送至主站，在主站計算差分改正數，利用參考站的測量殘差確定導航衛(wèi)星和GEO衛(wèi)星的完好性。GEO衛(wèi)星攜帶的導航轉發(fā)器向用戶播發(fā)參考站得到的衛(wèi)星改正數據和完好性信息，并發(fā)射導航衛(wèi)星測距信號和導航電文，GEO衛(wèi)星的作用猶如又一顆導航衛(wèi)星。地面部分還包括GEO衛(wèi)星跟蹤站、主控站和數據發(fā)送站。用戶部分是指用戶接收機，這種接收機與普通的導航衛(wèi)星接收機兼容，既能接收GEO衛(wèi)星發(fā)射的信號，也能接收導航衛(wèi)星信號。