广域差分简介

1、SBAS即Space Based Augmentation System,是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差 分增强系统。目前全球发展的 SBAS系统有：欧空局接收卫星导航系统 （EGNOS），欧洲大陆美国雷声公司的广域增强系统 （WAAS），美洲大陆日本的多功能卫星增强系统（ MSAS），亚洲大陆 三者具有完全兼容的互操作性。其特点是：1通过地球静止卫星（GEO ）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改 的信息；2、通过GEC卫星发播GPS和GEC卫星完整的数据；3、GEC卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。SBAS覆盖图WAAS 这个名词、全名为 Wide Are

2、a Augmentation System，即广域增强系统。 WAAS是美 国联邦航空局（FAA ）及美国交通部为提升飞行精确度而发展出来的，因为目前单独使用GPS并无法达到联邦航空局针对精确飞行导航所设定的要求。WAAS包含了约25个地面参考站台，位置散布于美国境内，负责监控GPS卫星的资料。其中两个分别位于美国东西岸的主站台搜集其它站台传来的资料，并据此计算出 GPS卫星的轨道偏移量、电子钟误差，以及由大气层及电离层所造成的讯息延迟时间，汇整后经由两颗位在赤道上空之同步卫星的其中之一传播出去。此 WAAS讯号的发送频率与GPS讯号的频率相同，因此任何具备WAAS功能的GPS机台都可接收此讯

3、号，并藉此修正定位信息。WAAS可以校正由电离层干扰、时序控制不正确以及卫星轨道错误等因素所造成的GPS讯号误差，也能提供各卫星是否正常运转之信息。虽然 WAAS目前尚未正式通过美国航空局的飞行使用认证，但此系统已开放给一般民众使用，例如从事航海或其它休闲活动的人们。WAAS提供校正GPS讯号的功能，让您得到更精确的定位。到底能提升多少精确度呢？ 官方给出的数据是，可以平均提升最多五倍的精确度！目前无WAAS功能的普通GPS接收机的正常精确度是15米，而一台具备 WAAS功能的GPS接收机能在95%的情况下提供您 误差小于三公尺的精准定位，而且您不必为了使用WAAS功能而支付任何使用费。美国的

4、WAAS这么强，欧洲人也没有闲着，欧洲正在一步步的部署计划中的欧洲全球导航卫星系统”即GNSS。提到GNSS，就涉及到两个方面：一是美国的GPS体系；另一个就是俄罗斯的GLONASS体系。导航卫星系统除美国的GPS卫星系统外，能与其比拟的就 是俄罗斯的 GLObal NAvigation Satellite System（ 全球导航卫星系统 ） ，即 GLONASS 卫星系统，也是 24颗卫星组成的系统，由于经费困难，缺乏维护和补充， 目前可能有 19 颗可用，但随 着俄罗斯经济的复苏和军事上的需要，将会得到完善和健全。俄罗斯对 GLONASS 系统采 用了军民合用、不加密的开放政策。所以欧洲

5、开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的WAAS类似，包括相应的地面设施和空间卫星，以提高GPS和GLONASS 系统的精度、 完好性和可用性。 欧洲 GNSS 的目标是分二步走 ,GNSS1 和 GNSS 2，首先发展一个民间 GNSS- 1,其主要内容是对现有 GPS和GLONASS的星基进行增 强，即利用静止卫星， 面向欧洲范围内的导航提供服务， 即 European Geostationary Navigation Overlay Service （欧洲静地星导航重叠服务），这就是我们上文提到的EGNOS。然后再进一步建成 GNSS 2,也就是通常说的 &q

6、uot;伽利略 "计划,从区域性渐进地扩展成全球系统。和 WAAS 一样, EGNOS 通过利用静止卫星, 达到了一个很高的定位精度, 而且由于是 开放式系统,使用 EGNOS 功能同样不用支付任何的使用费。那这么好的功能,美国的,欧 洲的,到了中国能用吗？目前, WAAS 卫星讯号的适用范围只有北美洲。在其他地方并无 任何地面参考站台,所以这些地区的 GPS 使用者就算能接收到 WAAS 讯号,也会因为讯 号没经过适当的校正而无法提升其机台的精确度。 即使在美国, 由于卫星位于赤道上空的缘 故,若所在位置之南方地平线有树林或山脉阻挡, 也会不容易收到 WAAS 讯号。而 EGNOS

7、 的地面设施和静止卫星也没有覆盖到亚、 非、 南美和远东等地区。 所以,中国国内还无法使 用 WAAS/EGNOS 的精确定位服务。虽然目前中国的 GPS 使用者暂时无法享受到 WAAS 带来的好处。但目前已有许多国家正在 发展类似的卫星校正系统, 例如日本的 Multi-Functional Satellite Augmentation System（MSAS系统。基于多功能的卫星增强系统 （MSAS是由日本气象局和日本交通部组织实施的基于2颗多功能卫星（MTSAT的GPS星基增强系统，类似于美国的广域差分增强系统（WAAS。该系统从1996 年开始实施,主要目的是为日本飞行区的飞机提供全程

8、通信和导航服务。系统覆盖范 围为日本所有飞行服务区,也可为亚太地区的机动用户播发气象数据信息。?MTSAT卫星是一种地球静止同步卫星（GEOS，定点位置分别在东经 140度和145度编号129、137。采用Ku波段和L波段两个频点。其中，Ku波段频率主要用来播发高速的通信信息和气象数据。L波段频率与GPS的L1频率相同，主要用于导航服务。?MSASF 2007年9月完成了地面系统与 2颗MTSA卫星的集成、卫星覆盖区测试以及 MTSAT 卫星位置的安全评估和操作评估测试 （包括卫星信号功率测试、 动静态定位测试和主控站备 份切换测试等）。测试结果表明，MSAS能够很好地提高日本偏远岛屿机场的导

9、航服务性能， 满足国际民航组织（ICAO）对非精密进近阶段（NPA和I类垂直引导进近（APV-I ）阶段的 水平位置误差（HPE，垂直位置误差（VPE以及相应的报警限值（HLA和VLA的规定，具 备了试运行能力。MFRTE&曲宙Lbaw" Augmenfafion SvofTS）覆域拥、30«CIORVMTSAT_ I=r03DEU90盘躅屮加j加馳并阿1踰伽冉ri#ftnfnK7lft*Fnm祷0$/wF 30 J9140MSAS覆盖图经实际测试，在西安以西信号就比较弱了。在兰州也能收到。在乌鲁木齐的空旷地方也能收到，时有时无，非常微弱。在阿拉山口地区测试没有收到

10、。低纬度地区应该会好些！值得提示的是，在信号不稳定的地方，在收到差分信号，或信号失锁时，精度会有较大的波动。SBAS即Space Based AugmentationSystem,是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。目前全球发展的 SBAS系统有：欧空局接收卫星导航系统 （EGNOS），欧洲大陆美国雷声公司的广域增强系统（WAAS），美洲大陆日本的多功能卫星增强系统（MSAS ），亚洲大陆三者具有完全兼容的互操作性。其特点是：1、 通过地球静止卫星（GEO ）发布包括 GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层 改的信息；2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据；3

11、、GEO卫星的导航载荷发射 GPS L1测距信号。SBAS覆盖图WAAS 这个名词、全名为 Wide Area Augmentation System,即广域增强系统。WAAS是美国联邦航空局（FAA ）及美国交通部为提升飞行精确度而发展出来 的，因为目前单独使用 GPS并无法达到联邦航空局针对精确飞行导航所设定的 要求o WAAS包含了约25个地面参考站台，位置散布于美国境内，负责监控GPS 卫星的资料。其中两个分别位于美国东西岸的主站台搜集其它站台传来的资料， 并据此计算出GPS卫星的轨道偏移量、电子钟误差，以及由大气层及电离层所 造成的讯息延迟时间，汇整后经由两颗位在赤道上空之同步卫星的

12、其中之一传播 出去。此 WAAS讯号的发送频率与 GPS讯号的频率相同，因此任何具备 WAAS功能的GPS机台都可接收此讯号，并藉此修正定位信息。 WAAS可以 校正由电离层干扰、时序控制不正确以及卫星轨道错误等因素所造成的GPS讯号误差，也能提供各卫星是否正常运转之信息。 虽然 WAAS目前尚未正式通过 美国航空局的飞行使用认证，但此系统已开放给一般民众使用，例如从事航海或 其它休闲活动的人们。WAAS提供校正GPS讯号的功能，让您得到更精确的定位。到底能提升多 少精确度呢？官方给出的数据是，可以平均提升最多五倍的精确度！目前无 WAAS功能的普通GPS接收机的正常精确度是15米，而一台具备

13、 WAAS功能 的GPS接收机能在95%的情况下提供您误差小于三公尺的精准定位，而且您不 必为了使用WAAS功能而支付任何使用费。美国的WAAS这么强，欧洲人也没有闲着，欧洲正在一步步的部署计划中 的“欧洲全球导航卫星系统”即 GNSS。提到GNSS，就涉及到两个方面：一是 美国的GPS体系；另一个就是俄罗斯的 GLONASS体系。导航卫星系统除美国 的GPS卫星系统外，能与其比拟的就是俄罗斯的 GLObal NAvigation Satellite System全球导航卫星系统），即GLONASS卫星系统，也是24颗卫星组成的系 统，由于经费困难，缺乏维护和补充，目前可能有19颗可用，但随着

14、俄罗斯经济的复苏和军事上的需要，将会得到完善和健全。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。所以欧洲开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的 WAAS类似，包括相应的地面设施和空 间卫星，以提高GPS和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。欧洲 GNSS 的目标是分二步走，GNSS 1和GNSS-2,首先发展一个民间GNSS- 1,其主 要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧 洲范围内的导航提供服务，即 European Geostati on ary Navigation Overlay Service

15、（欧洲静地星导航重叠服务），这就是我们上文提到的EGNOS。然后再进一步建成GNSS-2,也就是通常说的"伽利略"计划，从区域性渐进地扩展成全球系 统。和WAAS 一样，EGNOS通过利用静止卫星，达到了一个很高的定位精度， 而且由于是开放式系统，使用EGNOS功能同样不用支付任何的使用费。那这么 好的功能，美国的，欧洲的，到了中国能用吗？目前， WAAS卫星讯号的适用 范围只有北美洲。在其他地方并无任何地面参考站台，所以这些地区的GPS使用者就算能接收到 WAAS讯号，也会因为讯号没经过适当的校正而无法提升其 机台的精确度。即使在美国，由于卫星位于赤道上空的缘故，若所在位

16、置之南方 地平线有树林或山脉阻挡，也会不容易收到WAAS讯号。而EGNOS的地面设施和静止卫星也没有覆盖到亚、非、南美和远东等地区。所以，中国国内还无法 使用WAAS/EGNOS的精确定位服务。虽然目前中国的 GPS使用者暂时无法享受到 WAAS带来的好处。但目前已有许多国家正在发展类似的卫星校正系统，例如日本的Multi-Fu nctio nal Satellite Augme ntatio nSystem （ MSAS ）系统。基于多功能的卫星增强系统（ MSAS ）是由日本气象局和日本交通部组织实施的基于2颗多功能卫星（MTSAT ）的GPS星基增强系统，类似于美国的广域差分增强系统 （

17、WAAS ）。 该系统从1996年开始实施，主要目的是为日本飞行区的飞机提供全程通信和导航服务。系 统覆盖范围为日本所有飞行服务区，也可为亚太地区的机动用户播发气象数据信息。?MTSAT卫星是一种地球静止同步卫星（GEOs ），定点位置分别在东经 140度和145度编号129、137。采用Ku波段和L波段两个频点。其中，Ku波段频率主要用来播发高速的通 信信息和气象数据。L波段频率与GPS的L1频率相同，主要用于导航服务。?MSAS于2007年9月完成了地面系统与 2颗MTSAT卫星的集成、卫星覆盖区测试以及 MTSAT卫星位置的安全评估和操作评估测试（包括卫星信号功率测试、动静态定位测试和 主控站备份切换测试等）。测试结果表明，MSAS能够很好地提高日本偏