GNSS在国际民航组织中的标准化工作综述.doc

gnss 在国际民航组织中的标准化工作综述李晓周玉霞（中国航天标准化与产品保证研究院 ， 北 京 ， 100071）文摘 ：介绍全球卫星导航系统 （gnss ）在 国 际 民 航 组 织（icao ）中的标准化工作情 况 ， 其 中 包 括 icao 公 约 附 件 10 有 关 gnss 标准与建议措施制修订情况以及 现各大卫星导航 系 统 加 入 icao 标 准 框 架 情 况 ， 同时对目前我国北斗在 icao 中的标准化工作作了介绍 。关 键 词 ：全球卫星导航系统 （gnss ） ； 国 际 民 航 组 织 ； 标 准 化 。民用航空运输业关系到人类的生命安全 ， 是aviation organization ） 成 立 于 1947 年 ，负责处理国际民用航空事务 的 机 构 ，是 联 合 国总 部 设 在卫星导航应用的高端 领 域 。自 20 世 纪 80 年 代 ，国 际 民 航 组 织（icao）已经意识到卫 星 导 航 将 会加 拿 大 蒙 特 利 尔 ，迄 今 共 有 190 个 成 员 国 ，中 国成为未来空中航行的巨大 助 力 。 1983 年 ， icao是 创 始 国 之 一 。 icao 以 国际民用航空公约 及 其相关附件为基础 ， 通 过 不 断 修 订 、 完 善 国 际 民 航 标 准 和 规 章 ， 并督促各成员国执行以行使职 能 1 。卫星导航在航空应用和标准化方面的工作主 成立了新航行系统 （fans） 委 员 会 ，确 定 了 以 卫星为基础的新航行系统方案 ， 以此适应现代航空 发展的实际需要， 克服陆基空管系统的缺点和局限，发 展 全 球性的空中交通管理体系 。1993 年 ， icao成立了全球导航卫星系统专家组， 专门为全球 卫 星导航系统 （global navigation satellite system， gnss）要 由 icao 空中航行委员会 （ anc ） 负 责 。 anc所属导航系统专家工作组 负 责 对 各 国 提（ nsp ）的 航 空应用制定标准和建议措施 出 的 gnss sarps 进行研究和协调 ，经 国 际 民 航（ standard andrecommended practices， sarps）， sarps 成为 icao公 约 附 件 10 卷 i 的 重 要 组 成 部 分 。 目 前 ， 美 国大会审议通过后 ， 纳 入 公 约 及 其 相 关 附 件 。 目前 ， 美 、 俄 、 欧盟等均派专 家 参 会 ， 推 动 各 自 卫 星导航系统在国际民航中的应用 ， 特 别 是 gps 和 glonass 已 将 系 统性能与服务标准等纳入公 gps 和 俄 罗 斯 glonass 已 纳 入 gnsssarps 。欧 盟 正 在导 航 系 统 的 专 家 为的icaogalileosarps 的制定积极开展工作 ，中国的北斗卫星导 约 附 件 10 gnss sarps 中 。中国的北斗卫星导 航 系 统 也 已 经 开 始 了 在 icao 中 的 标 准 化 工 作（注： gps、 glonass、 galileo、 北斗分别为美国 、俄 罗 斯 、 欧 盟 、 中国的全球卫星导航系统 ） 。航系统也正在开展在 icao 中的标准化工作 。1.2gnss sarps 第 一 版 （ 纳 入 公 约 附 件 10第 76 次 修 订 版 ）1994 年 到 2000 年 间 ，全球卫星导航系统专 国际民航组织公约 附 件中 有 关110家组（gnssp） 主导制定了第一版 gnss sarps，其gnss sarps 的 制 修 订中 包 括 了 gps 、 glonass 、 abas 、 sbas 、 gbas和 机 载 接 收 机 等 gnss 元 素 。 gnssp 是 nsp 的 前 身 ， 主 要 负 责 gnss sarps 和指导材料的修订工 国际民航组织基本情况 1.1国 际 民 航 组 织（ icao ，international civil航天标准化2012 年第 4 期- 42 -gnss 在国际民航组织中的标准化工作综述李晓/周玉霞作 。 2001 年 ， icao 公 约 附 件 10 第 76 次 修 订 版修订可不通过各国协商环节而执行简化程序 2 。正 式 发 布 ，将 gnss sarps 第一版纳入其中 ，即公 约 附 件 10 卷 i 第 76 次 修 订 版 中 ，在 正 文sarps 是 icao 公 约 附 件 10 卷 i 无 线 电 助 航 设施 中 的 一 部 分 。2.4 节 中 加 入 了 gnss 的 一 般 规 定 ， 正 文 3.7 节中 加 入 了 gnss sarps 的 a 部 分 ， 附 录 b 加 入 了 gnss sarps 的 b 部 分 ， 附 篇 d 加 入 了 gnss 的 指 导 材 料 。1.3 gnss sarps 的 历 次 修 订从 2001 年 到 2012 年 7 月 ， 公 约 附 件 10 卷 ignss sarps 分 为 两 部 分 ： 基 本 规 定 ，定义了系统功能和性能的要求 ， 任何对这部分的 修 订必须履行规定的 icao 程 序 ，涉 及 到 与 其 他各 国 的 协 商 ； 细 节 技 术 规 范 ， 定 义 了 gnss 信号射频特征、 覆盖范围定义、 电文数据内容、 数据与 gnss 有关的修订主要有 6 次 ，见 表 1 。附 件 10 gnss 历 次 修 订 情 况各 次 修 订 内 容应用监测、基本接收机功能和抗干扰协议， 此部分表 1 国际民用航空公约 于 gps 部 分 也 在 不 断的修订和完善 。icao 标准框架工作里程碑事件见表 2 。gps 加 入和在2gps、 glonassgalileoicao中的标准化历程 标 准 化 工 作2.2glonass csa （l1 ）加 入 icao 标准框架是各卫星导 航 系 统 在 航在 icao 成 立 gnssp 初 期 ，俄罗斯已经积极 空 领 域应用与推广的基础和前提 。gps 的 标 准 定主 导 glonass sarps 的 制 定 。 在 过 去 的 近 20年 ， 俄 罗 斯 在 icao 所 开 展 的 glonass 标 准 化 工作里程碑事件见表 3 。2.3galileo 公开服务标准化工作 位 服 务和的 标 准 精 度 通 道（ sps ） glonass（ csa ） 是 第 一 版 gnss sarps 核心星座的组成 元 素 。 随 着 后 续 发 展 ，两大系统都对其 sarps进行了修订和完善 。galileo 系 统 于 1999 年 向早 在 1999 年 gnssp 子工作组会议上 ，欧 盟gnssp 提交系统介绍文件 ，鉴 于 系 统 实 际 建 设 进就 提 交 了 关 于 galileo 系统建设规范的介绍文件 ，展 的 滞 后 ，阶 段 。其标准化工作一直停留在 nsp 讨 论用 以 提 醒 icao 关 注 galileo ，考虑将其作为未来 核 心 星 座 要 素 。 但由于系统建设滞后 ， 目 前galileo sarps 制定工作仍停 留 在 nsp 讨 论 阶 段 。标 准 化 工 作2.1gps sps （l1 ）gps 系统尚在建设 阶 段 时 ，美国代表已经向 galileo sarps 草案只给出部分性能 参 数 ，多 数 指icao 提 交 工 作 文 件 ， 建 议 将 gps 作 为 icaognss 的 候 选 元 素 。 随 着 gps 系统的不断发展 ，gps 性能标准版本也在持续更新 ， 使 得 sarps 关标都呈 tbc（to be clarify， 待 澄 清 ） 或 tbd （tobe determined ， 待 决 定 ） 形 式 。 欧 盟 在 icao开 展 galileo 标准化工作里程碑事件见表 4 。航天标准化2012 年第 4 期- 43 -序 号修 订 序 号gnss 修 订 情 况实 施 日 期1amendment 77 将 glonass 相关技术规范加入 gnss 要 求 的 sbas 和 gbas 章 节 ； 支持终端区域导航 （rnav） 操 作 使 用 gbas 定位服务的规定 ； 为 增 强 sbas 性能使用新电文类型 28 的 规 定 ； 将增加的指导材料和声明/编 辑 校 正 加 入 sarps 和 指 导 材 料 中2002-11-282amendment 79 与垂直引导进近 （apv） 性能规范有关的 gnss sarps 和相关指导材料的修订 ； gps sa 废止和信号功率电平的声明 ； 现 代 化 glonass （glonass-m） 规 范 ； gbas 频率计划标准和其它一些增强 2004-11-253amendment 81引 入 gras sarps2006-11-234amendment 83解决导航系统实施问题并反映现有 gnss 和 设 备 的 发 展2008-11-205amendment 85 扩 展 gnss i 类精密进近操作 ； glonass 的 进 展2010-11-186amendment 86修订反映初步实施 gnss gbas 获 得 的 经 验2010-11-17gnss 在国际民航组织中的标准化工作综述李晓/周玉霞表 2gps 加 入 icao 标准框架工作情况 提 前 6 年 通 知 。 此 承 诺 得 到 了 icao 的 认 可表 3glonass 加 入 icao 标准框架工作情况 介 绍 glonass 接 口 控 制 文 件 此 提 议 于 2004 年 11 月纳入公约附件 10 第 79 次 修 订 版 中 修 订 glonass csa 的 性 能 ， 以 反 映 glonass 星 座 的 性 能表 4galileo 加 入 icao 标准框架工作情况 意 开 始 制 定 galileo sarps 草案中公开服务性能等大部分内容以 tbc 或 tbd 标 注民航总局空管局密切合作 ， 以中国航天标准化与 产品保证研究院为技术支持 ， 逐 步 向 icao 提 交 关于北斗的工作文件和信息 文 件 ， 计 划 通 过 逐 步北斗加入 icao 标准化工作的进展情况3北斗卫星导航系统即将正式运行 ，中 国 民 用航空作为卫星导航应用的高 端 领 域 ，对 系 统 各 方向 nsp 专家组会议提交北斗 sarps 草 案 ，展 北 斗 在 icao 中的标准化工作 。来 开面提出了高要求 。 为 了 推 动 北 斗 在 icao 中 的 标准 化 工 作 ，中国卫星导航系 统管理办公室与中国 2010 年 11 月 在 nsp 全体工作组会议上 ，航天标准化2012 年第 4 期- 44 -时 间事 件内 容/作 用1999提 交 工 作 文 件提 醒 icao 关 注 galileo， 以将其作为未来核心星座要素 2004提交两份工作文件 ： galileo 系 统 信 号 特 征 ； 任 务 性 能 规 范介 绍 galileo 公开服务的信号特征和任务 性 能 ， 促 使 nsp 同2005-5提 交 galileo sarps 草 案 欧盟第一次提交 galileo sarps 草 案 ；2006-5提 交 galileo 开 放 服 务 信 号 icd 的 0.0 版 本galileo 开 放 服 务 icd 是 支 撑 galileo sarps 制 定 的 基 础时 间事 件内 容/作 用1994-10提交一份工作文件 介 绍 glonass 的 现 状 和 前 景 ， 希 望 icao 将 glonass 作 为gnss 的 组 成 部 分1995-11提交两份工作文件 介 绍 glonass 导 航 信 号 ；1996-7俄罗斯运输部长致函 icao 理 事 会代表本国政府表示愿意有条件向全球民航用户提供标 准 精 确 度glonass 信 号 ， 在 15 年内不向用户直接收费 ； 如 中 止 服 务 ，将 提 前 至 少 6 年 给 出 通 知 。 icao 理事会回函表示接受提议 2001-11icao 发 布 公 约 附 件 10 卷 i 第 76 次 修 订纳 入 包 括 glonass csa 的 gnss sarps 和 指 导 材 料2001提 出 对 glonass sarps 进 行 修 订 补 充 glonass 最 新 发 射 的 m 星 情 况 ；2005-5提 出 对 glonass sarps 进 行 修 订 与 gps sarps 结 构 相 协 调 ； 将 glonass csa 服 务 全 球 平 均定位精度从水平 28 米 提 高 到19 米 ， 垂 直 60 米 提 高 到 29 米2008-10提 出 对 glonass sarps 进 行 修 订 修 订 glonass 坐 标 系 ；2010-11icao 发 布 公 约 附 件 10 卷 i 第 85 次 修 订 版对 其 中 的 glonass 结 构 、 性能以及坐标系进行修订 时 间事 件内 容/作 用1994-10美国联邦航空局 （faa） 代表美国政府 致 函icao 主 席信 函 明 确 sps 在可以预见的未来连续可用 ， 在全球基础上免 收直接用户费用 ， 在 终 止 gps 运 行 或 撤 消 sps 之 前 至 少1995gps sarps 开 始 制 定美 国 与 icao 根 据 公 约 第 37 条开始建立兼容 gps 的 sarps2001-11icao 发 布 公 约 附 件 10 卷 i 第 76 次 修 订 版纳 入 了 包 括 gps sps 的 gnss sarps 和 指 导 材 料2001 美 国 发 布 gps sps 性 能 标 准 第 3 版 ； 美 国 提 出 对 gps sarps 进 行 修 订 是 美 国 提 出 对 gps sarps 的 第 一 次 修 订 ； 此 修 订 于 2004 年 完 成2008-9 美 国 发 布 gps sps 性 能 标 准 第 4 版 ； 美 国 提 出 对 gps sarps 进 行 修 订此修订提议历经 5 次 nsp 会 议 讨 论 ， 已 于 2011 年 12 月 得 到 nsp 认 可 ， 进 入 anc 审 议 阶 段gnss 在国际民航组织中的标准化工作综述李晓/周玉霞在 icao gnss 手 册 （ doc 9849 ）审 议 和 修得 icao 认可的卫星导航系统才 可能得到广泛应 订 时 ，中国专家与欧洲专家 合作提交了临时文 用 。北斗卫星导航系统作为 卫星导航领域的后起 件 ， 增加了关于北斗系统的 描 述 文 字 ， 初 步 实 现了 在 icao 指 导 文 件 中 ， 将 北 斗 包 括 在 icao gnss 的核心卫星星座中 3 。之 秀 ， 如何才能尽快得到 icao 认可加入其标准 框 架 ， 是标准化工作今后需 要 探 索 的 问 题 ，也 希望更多卫星导航领域研究工 作者能够为北斗在 icao 中的标准化工作提出建议 。2011 年 5 月 在 nsp 全体工作组会议上 ，国 专 家 向 icao 提交相关会议工作文件 ，中在参考文献gnss 手 册 审 议 和 修 订 时 ，gnss 频 率 图 表 中 。将 北 斗 频 率 写 入 了 1 convention on international civil aviation, i-cao ， 1944.2011 年 12 月 在 nsp 全 体 工 作 组 会 议 上 ，中国 专 家 向 nsp 提 交 工 作 文 件 wp20 为 中 国 北 斗卫星导航系统制定 sarps 以支持其加入全 球 框 2icao ，cations, edition ，annex 10 -aeronautical telecommuni-vol. i -radio navigation aids ， 6thicao ， 2010.架 ，正 式 启 动 nsp 层 面 北 斗 加 入国际民航标准 框 架 的 工 作 。2012 年 5 月 在 nsp 全体工作组会议上 ，3“global navigation satellite system （ gnss ）manual”， 1st edition， doc 9849， icao， 2005.中国 专 家 向nsp 提 交 了 工 作 文 件 wp13 北 斗 4“ gps standard positioning service （ sps ）signal specification”， 4th edition， u.s. depart-ment of defense， washington d.c.， sept. 2008.sarps 草 案 a 部 分 和 wp10 对 gnss 手 册 的修 订 提 议 ，信 息 文 件 ip8 北 斗 icd 测 试 版 和 ip9 北斗系统建设进展 。 通 过 此 次 参 会 ，中国正式开始制定 icao 北 斗 sarps 标 准 。作 者 简 介 ：李 晓 （1986） ， 女 ， 硕 士 ， 从事卫星导航标 准 化 研 究 、 卫星导航增强系 统完好性算法研究工 作 。卫 星 导 航 作 为航空基于性能导航的重要技 术 ， 是未来航空发展所依赖 的 重 要 力 量 ， 只 有 获!（ 上 接 第 41 页 ）参考文献1 王 献 雨 ， 鞠 晓 峰 . 基 于 dea 模型的大型复杂 期