(中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，成都610036)

1 引 言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)關(guān)系到大量用戶(hù)的生命、財(cái)產(chǎn)安全，特別是作為民用系統(tǒng)時(shí)，更強(qiáng)調(diào)服務(wù)的質(zhì)量和安全性，要求系統(tǒng)具備定位、授時(shí)等服務(wù)高精度；確保系統(tǒng)的完好性、可用性、連續(xù)性等服務(wù)質(zhì)量；要求系統(tǒng)具備應(yīng)有的強(qiáng)壯性，包括系統(tǒng)的冗余性、更好的服務(wù)區(qū)監(jiān)管能力。這些特殊需求決定了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)發(fā)展的獨(dú)特性，區(qū)別于一般的衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)。

美國(guó)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)首先作為軍用系統(tǒng)，繼而向民用開(kāi)放的定位和設(shè)計(jì)思想，決定了它存在以下不足，即使將來(lái)系統(tǒng)升級(jí)以后也不能得到全面解決：

(1)GPS導(dǎo)航服務(wù)的提供是單方向的，即系統(tǒng)對(duì)提供的定位精度、服務(wù)質(zhì)量沒(méi)有閉環(huán)監(jiān)測(cè)和反饋能力。從全球覆蓋范圍的實(shí)際情況來(lái)看，不同覆蓋區(qū)不同位置GPS提供的定位服務(wù)精度不同，并且還會(huì)隨時(shí)間變化，而一旦出現(xiàn)系統(tǒng)定位服務(wù)精度嚴(yán)重下降、異常情況，僅依靠GPS本身地面保障系統(tǒng)的架構(gòu)與分布無(wú)法做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、反饋；

(2)GPS沒(méi)有快速告警手段和通道，發(fā)生系統(tǒng)異常或中斷情況時(shí)不能及時(shí)把告警信息通報(bào)廣大用戶(hù)，可能導(dǎo)致大量用戶(hù)仍使用錯(cuò)誤的導(dǎo)航信息，引發(fā)大規(guī)模的風(fēng)險(xiǎn)和損失；

(3)GPS軍用L2頻點(diǎn)不對(duì)民用開(kāi)放，一般民用用戶(hù)只能采用L1單頻服務(wù)，不能采用雙頻測(cè)量方法自主消除電離層延遲這一較大誤差項(xiàng)，導(dǎo)致定位精度受限不能滿(mǎn)足民用飛行導(dǎo)航需求，特別是飛行起降的精度和服務(wù)要求。

為了增強(qiáng)GPS民用服務(wù)的質(zhì)量、安全性以及工作效率，美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)率先針對(duì)單頻民用用戶(hù)建設(shè)了完整的GPS增強(qiáng)系統(tǒng)，包括廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)以及局域增強(qiáng)系統(tǒng)(LAAS)等，這兩種系統(tǒng)都是差分原理的進(jìn)一步拓展，需要與GPS聯(lián)合使用。以GPS/WAAS為主要無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航手段，可以完整地保障航空飛行機(jī)場(chǎng)到機(jī)場(chǎng)間的自動(dòng)飛行全過(guò)程，進(jìn)一步結(jié)合LAAS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)飛行器在機(jī)場(chǎng)的自動(dòng)起降過(guò)程。

以GPS提供的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)為基礎(chǔ)，如果增加覆蓋全球的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)，使它成為全球通用的主要無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航手段，就可以形成完整的星基增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)。利用這套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)飛行器的全球自主導(dǎo)航和自由飛行，使跨洋或洲際性國(guó)際航線(xiàn)設(shè)計(jì)徹底擺脫對(duì)地面導(dǎo)航臺(tái)分布的依賴(lài)和限制，大大縮短飛行里程，縮短飛行時(shí)間，節(jié)省燃油，解決不斷上升的油料價(jià)格問(wèn)題；對(duì)于機(jī)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，利用這套系統(tǒng)后可以有效控制飛機(jī)間的起降間隔，大大提高跑道的起降使用效率，在同一個(gè)空域內(nèi)減小各飛行通道間的間距，增加飛行并行通道的數(shù)量，在節(jié)約物資、人力、時(shí)間資源等方面創(chuàng)造的直接和間接效益不可估量。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展

2003年7月，美國(guó)WAAS已正式運(yùn)行，由2個(gè)主控站、25個(gè)參考站以及4顆海事衛(wèi)星(Inmarsat)組成(目前啟用2顆海事衛(wèi)星運(yùn)行，主要覆蓋美國(guó)本土)。下一步的升級(jí)工作包括：參考站將會(huì)增加到38個(gè)，提高對(duì)美國(guó)本土、阿拉斯加，以及墨西哥、加拿大的覆蓋，并增加1個(gè)主控站和2顆同步衛(wèi)星，以增加系統(tǒng)資源的冗余度，提高服務(wù)的連續(xù)性和擴(kuò)展服務(wù)覆蓋區(qū)域。進(jìn)一步的研究也會(huì)針對(duì)GPS增加的民用導(dǎo)航新頻點(diǎn)(L5)，以及增加對(duì)Galileo系統(tǒng)的增強(qiáng)設(shè)計(jì)[1]。

在美國(guó)開(kāi)始建設(shè)WAAS后，全球其它國(guó)家或地區(qū)也紛紛建設(shè)了各自獨(dú)立的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)，包括歐洲的EGNOS系統(tǒng)、日本的MSAS系統(tǒng)和天頂星系統(tǒng)(QZSS)、我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)(SNAS)，以及印度的GAGAN系統(tǒng)[2]，如圖1所示。

圖1 目前世界各國(guó)建立的星基增強(qiáng)系統(tǒng)

需要強(qiáng)調(diào)的是，所有這些系統(tǒng)都還限于區(qū)域覆蓋性質(zhì)，是不完整的，只有實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)才能真正發(fā)揮這套系統(tǒng)的效能。目前，美國(guó)的WAAS、加拿大的CWAAS、歐洲的EGNOS、日本的MSAS已開(kāi)展了第一步的兼容與互操作試驗(yàn)，而我國(guó)建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)還未具備與國(guó)際上其它同類(lèi)增強(qiáng)系統(tǒng)的兼容與互操作性。

3 系統(tǒng)組成與工作原理

作為一種GPS天基增強(qiáng)系統(tǒng)，整個(gè)WAAS系統(tǒng)由主控站、地面參考站網(wǎng)絡(luò)、地面上行注入站(GUS)、完好性通道(同步衛(wèi)星GEO)，以及用戶(hù)接收機(jī)組成。服務(wù)區(qū)內(nèi)大量參考站密集分布在規(guī)劃的柵格節(jié)點(diǎn)上，同時(shí)采集GPS衛(wèi)星/WAAS衛(wèi)星的雙頻偽距、星歷、對(duì)流層延遲等原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳送到主控站，主控站處理后生成衛(wèi)星位置、鐘差等差分改正數(shù)，電離層分布柵格，以及完好性等級(jí)/告警數(shù)據(jù)等增強(qiáng)數(shù)據(jù)，通過(guò)上行注入站(GUS)向GEO發(fā)送，通過(guò)GEO透明轉(zhuǎn)發(fā)器快速轉(zhuǎn)發(fā)給用戶(hù)接收機(jī)，用戶(hù)結(jié)合GPS和WAAS兩種導(dǎo)航數(shù)據(jù)可以得到更高精度、更高安全性、可靠性的導(dǎo)航定位服務(wù)。

圖2 WAAS系統(tǒng)組成框圖

局域增強(qiáng)系統(tǒng)(LAAS)則是一種GPS地基增強(qiáng)系統(tǒng)，配置在機(jī)場(chǎng)，受美國(guó)國(guó)家航空管理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，以支持更精確的航空運(yùn)輸交管工作，包括飛機(jī)全天候的精確進(jìn)場(chǎng)著陸過(guò)程，機(jī)場(chǎng)上空的精確導(dǎo)航和調(diào)度管理等。LAAS利用差分載波相位平滑偽距修正算法增強(qiáng)GPS標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，修正信息通過(guò)VHF頻段向視距內(nèi)的飛機(jī)廣播，覆蓋機(jī)場(chǎng)周?chē)^(qū)域(約45 km半徑范圍)。與WAAS相比較，LAAS具有更高的定位精度、可用性、連續(xù)性和完好性，完好性監(jiān)測(cè)著重在機(jī)場(chǎng)小區(qū)域范圍，告警速度也更快，可以提供垂直定位精度達(dá)到0.5～1 m，優(yōu)于自動(dòng)著陸2.5 m的標(biāo)準(zhǔn)要求，可以直接應(yīng)用于中小型飛行器的自動(dòng)起降過(guò)程。

FAA提出的WAAS第一次把導(dǎo)航作為一項(xiàng)服務(wù)，全面定義了服務(wù)質(zhì)量要求[3]，包括：

(1)高精度。通過(guò)廣播的修正信息，可以使GPS定位精度從100 m(SA開(kāi))提高到水平約2～3 m、高程7 m的精度，可以直接引領(lǐng)一般飛行器跨區(qū)域的跑道至跑道的整個(gè)飛行過(guò)程，甚至可以實(shí)現(xiàn)一般大中型飛行器的起降過(guò)程；

(2)完好性。完好性是指為確保導(dǎo)航安全，當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)異常、故障或精度不滿(mǎn)足要求時(shí)，實(shí)時(shí)向用戶(hù)發(fā)出告警的能力。完好性指標(biāo)直接影響著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)精度、系統(tǒng)連續(xù)性和可用性等其它幾項(xiàng)指標(biāo)，并最終直接關(guān)系到大量最終用戶(hù)的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此整個(gè)系統(tǒng)的完好性監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)將直接影響大系統(tǒng)的構(gòu)架和設(shè)計(jì)，并且會(huì)一直伴隨整個(gè)系統(tǒng)的生命周期過(guò)程；越是系統(tǒng)運(yùn)行的后期，隨著星地系統(tǒng)設(shè)備的老化衰退，完好性的重要性就越發(fā)重要；

(3)連續(xù)性。連續(xù)性是指用戶(hù)飛行計(jì)劃階段中預(yù)計(jì)的服務(wù)質(zhì)量(包括精度、完好性監(jiān)測(cè))，與實(shí)際飛行過(guò)程中導(dǎo)航系統(tǒng)提供的服務(wù)質(zhì)量相比較，預(yù)計(jì)與實(shí)際過(guò)程相符合的概率。需要注意的是，只要系統(tǒng)硬件失效或?qū)е鹿ぷ髦袛嗟母婢畔⒍紩?huì)導(dǎo)致這一服務(wù)質(zhì)量考核指標(biāo)下降，而48 h以前就已預(yù)測(cè)到的衛(wèi)星失效則不會(huì)影響這一指標(biāo)；

(4)可用性?？捎眯允侵刚麄€(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)航功能和異常檢測(cè)功能都正常工作的概率，包括整個(gè)GPS/WAAS星地系統(tǒng)、空間導(dǎo)航服務(wù)信號(hào)，系統(tǒng)提供服務(wù)的精度、完好性、連續(xù)性都能滿(mǎn)足工作要求。

4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

WAAS最重要的特點(diǎn)是提出了系統(tǒng)增強(qiáng)這一全新結(jié)構(gòu)，并且具有星座增強(qiáng)、服務(wù)區(qū)柵格化監(jiān)管、完好性監(jiān)測(cè)與處理結(jié)構(gòu)、完好性通道、兼容與互操作設(shè)計(jì)等技術(shù)特點(diǎn)。

4.1 星座增強(qiáng)

WAAS計(jì)劃采用4顆同步衛(wèi)星，既作為GPS星座的增強(qiáng)，也作為完好性告警通道，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)全球覆蓋。同步衛(wèi)星覆蓋范圍廣，位置穩(wěn)定，對(duì)地面用戶(hù)高仰角工作，沒(méi)有中軌衛(wèi)星起落的影響，作為一個(gè)穩(wěn)定的測(cè)距信號(hào)源，可補(bǔ)充GPS星座有效可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量，增強(qiáng)系統(tǒng)的星座分布和穩(wěn)定性，一方面減小定位幾何因子(GDOP)，提高了系統(tǒng)定位服務(wù)的精度，同時(shí)也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可用性，增強(qiáng)了系統(tǒng)自主完好性的管理能力。

4.2 服務(wù)區(qū)柵格化監(jiān)管[1]

WAAS首次采用了柵格化模式，對(duì)服務(wù)區(qū)進(jìn)行分割細(xì)化監(jiān)管。通過(guò)在服務(wù)區(qū)內(nèi)廣泛分布大量的參考站形成數(shù)據(jù)采集柵格，分別采集各自站點(diǎn)對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電離層延遲數(shù)據(jù)上報(bào)主控站，主控站處理后形成服務(wù)區(qū)內(nèi)不同柵格服務(wù)能力的等級(jí)劃分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量全面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估。

服務(wù)區(qū)柵格化的另一個(gè)重要作用是對(duì)導(dǎo)航服務(wù)區(qū)上空的電離層分布進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量與監(jiān)視。電離層受太陽(yáng)日照光化學(xué)的影響，以及對(duì)流過(guò)程的影響，曲面分布不規(guī)則且變化復(fù)雜，只有利用柵格化監(jiān)管方式，把復(fù)雜的電離層曲面細(xì)化分割，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航服務(wù)區(qū)上空電離層分布曲面的整體描繪。電離層?xùn)鸥穹植枷騿晤l用戶(hù)廣播后，用戶(hù)可以利用內(nèi)插方式修正各衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)傳播路徑上的電離層延遲，減小這一重要誤差項(xiàng)。

4.3 完好性監(jiān)測(cè)與處理結(jié)構(gòu)

WAAS的完好性監(jiān)測(cè)與處理更強(qiáng)調(diào)安全性、可靠性與快速性，因此首次采用了獨(dú)立數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)并行處理、平行一致性檢驗(yàn)，以及交叉驗(yàn)證結(jié)構(gòu)[5]。

(1)每個(gè)參考站采用獨(dú)立的3臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)采集GPS導(dǎo)航衛(wèi)星、WAAS同步衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，通過(guò)合理性檢驗(yàn)與一致性檢驗(yàn)，從中選擇符合一致性的2臺(tái)接收機(jī)的數(shù)據(jù)上報(bào)；

(2)上報(bào)的兩套數(shù)據(jù)分別在主、備兩個(gè)主控站同時(shí)并行處理；

(3)每個(gè)主控站收集齊所有參考站上報(bào)的兩組數(shù)據(jù)，同時(shí)在兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理流程中并行處理，兩個(gè)流程的結(jié)果必須通過(guò)平行一致性檢驗(yàn)后才輸出給上行注入站(GUS)；

(4)主、備兩個(gè)主控站的處理結(jié)果分別送往對(duì)應(yīng)注入站時(shí)，同時(shí)也交叉互送，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)主控站處理結(jié)果的交叉正確性驗(yàn)證；

(5)最終處理結(jié)果只有通過(guò)了所有平行一致性檢驗(yàn)和交叉正確性驗(yàn)證后，再通過(guò)WAAS完好性通道向外廣播。

4.4 完好性通道

WAAS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定從系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)GPS異常到最終用戶(hù)收到告警信息，整個(gè)過(guò)程時(shí)延要小于6 s，并且告警信息的發(fā)播通道與鏈路要獨(dú)立于GPS自身的信息鏈路，因此WAAS選擇采用同步衛(wèi)星攜帶的透明轉(zhuǎn)發(fā)器(彎管轉(zhuǎn)發(fā)器)作為完好性通道。WAAS最終選用覆蓋全球的4顆海事同步衛(wèi)星(Inmarsat)的C/L轉(zhuǎn)發(fā)器作為完好性通道，具有以下特點(diǎn)：

(1)同步衛(wèi)星覆蓋范圍廣，工作在透明轉(zhuǎn)發(fā)模式，告警信號(hào)傳輸延遲小、可靠性高，沒(méi)有存儲(chǔ)再轉(zhuǎn)發(fā)方式帶來(lái)的多環(huán)節(jié)延遲、誤碼比對(duì)與糾錯(cuò)的問(wèn)題；緊急情況下快速發(fā)布告警信息的能力大大提高，便于實(shí)現(xiàn)6 s內(nèi)快速告警的目標(biāo)；

(2)整個(gè)完好性通道的星地系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)的形成在地面完成，星載設(shè)備簡(jiǎn)單，可靠性高，造價(jià)和長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)用低；

(3)完好性告警通道一方面廣播導(dǎo)航系統(tǒng)異常告警信息、完好性等級(jí)，同時(shí)也廣播廣域差分?jǐn)?shù)據(jù)，包括衛(wèi)星軌道修正、鐘差的快慢變化、電離層延遲柵格分布等；

(4)注入站上行C頻段信號(hào)經(jīng)過(guò)透明轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)下行時(shí)，同時(shí)變頻為L(zhǎng)1頻段和C頻段信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，用于測(cè)量同步衛(wèi)星位置形成精密星歷，以及測(cè)量同步衛(wèi)星上下行信號(hào)傳播路徑上的電離層延遲。

4.5 系統(tǒng)兼容與互操作設(shè)計(jì)

兼容與互操作特性既是實(shí)現(xiàn)WAAS內(nèi)部協(xié)調(diào)一致工作的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)全球同類(lèi)GPS增強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工作的關(guān)鍵。根據(jù)目前全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)(ICG)的定義，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容與互操作的定義是：

(1)兼容性定義：全球或區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航及其增強(qiáng)系統(tǒng)的工作能力，不管是獨(dú)立使用或綜合使用，對(duì)任意一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)本來(lái)的服務(wù)和能力都不會(huì)導(dǎo)致不可接受的干擾或其它損害；

(2)互操作定義：用戶(hù)綜合使用多個(gè)系統(tǒng)得到的服務(wù)水平(定位、導(dǎo)航、授時(shí))等效或超過(guò)其中任意一個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)提供的服務(wù)水準(zhǔn)。

WAAS導(dǎo)航信號(hào)必須與GPS導(dǎo)航信號(hào)聯(lián)合使用才有意義，因此 WAAS導(dǎo)航信號(hào)體制的設(shè)計(jì)最大限度地保持了與GPS的兼容與互操作性，既保證對(duì)GPS服務(wù)能力的增強(qiáng)，又不會(huì)對(duì)GPS原有服務(wù)造成干擾或不良影響，主要特點(diǎn)包括：

(1)WAAS采用與GPS同樣的大地坐標(biāo)基準(zhǔn)，保持與GPS時(shí)間基準(zhǔn)的同步；

(2)WAAS的導(dǎo)航信號(hào)頻率、體制、調(diào)制方式，擴(kuò)頻碼的類(lèi)型、速率，到達(dá)地面的信號(hào)通量密度等主要參數(shù)保持與GPS的L1民用信號(hào)完全一致。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)縮小了WAAS用戶(hù)接收機(jī)與一般GPS接收機(jī)的差異，極大地減少了研發(fā)、生產(chǎn)成本，縮短了WAAS用戶(hù)接收機(jī)的開(kāi)發(fā)周期，也有利于這套新系統(tǒng)在市場(chǎng)上的推廣應(yīng)用；

(3)為了保持WAAS導(dǎo)航信號(hào)與GPS導(dǎo)航信號(hào)在空間傳輸上的一致性，WAAS不惜采用了復(fù)雜的控制方式，創(chuàng)造性地采用了天-地系統(tǒng)閉環(huán)實(shí)時(shí)測(cè)量與控制的方式，解決了兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：

1)導(dǎo)航信號(hào)的時(shí)間、空間基準(zhǔn)統(tǒng)一的問(wèn)題：GPS導(dǎo)航載荷的時(shí)間、頻率基準(zhǔn)都在星上，發(fā)射出來(lái)的信號(hào)都以衛(wèi)星空間坐標(biāo)為起點(diǎn)，而WAAS的時(shí)間頻率基準(zhǔn)、發(fā)射信號(hào)的位置基準(zhǔn)都在地面，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的整個(gè)傳輸過(guò)程中增加了很多環(huán)節(jié)的附加時(shí)延，導(dǎo)致WAAS的時(shí)間、空間基準(zhǔn)與GPS存在明顯差異。為此，WAAS地面控制系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星位置的實(shí)時(shí)變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整擴(kuò)頻碼的相位(包括在導(dǎo)航電文中修正時(shí)間起始點(diǎn))，補(bǔ)償上行路徑延遲與各種傳輸時(shí)延， 使WAAS導(dǎo)航信號(hào)的發(fā)射時(shí)間起始點(diǎn)始終虛擬保持在同步衛(wèi)星上；

2)擴(kuò)頻碼與載波相位的相干性問(wèn)題：GPS導(dǎo)航信號(hào)的載波頻率、擴(kuò)頻碼速率、信息數(shù)據(jù)率之間保持整數(shù)倍關(guān)系，都是以1.023 MHz為基準(zhǔn)產(chǎn)生，具有強(qiáng)相關(guān)特性。這種特點(diǎn)使GPS擴(kuò)頻碼測(cè)距的變化與載波相位測(cè)距的變化規(guī)律完全一致，一般靜態(tài)或低動(dòng)態(tài)用戶(hù)常見(jiàn)的一種用法就是采用載波相位平滑偽距的算法，降低擴(kuò)頻測(cè)距的隨機(jī)誤差以得到更高的測(cè)量精度。而WAAS導(dǎo)航信號(hào)在傳輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)了同步衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器，由于轉(zhuǎn)發(fā)器變頻器本振的頻率基準(zhǔn)與地面頻率基準(zhǔn)完全不相關(guān)，破壞了WAAS導(dǎo)航信號(hào)擴(kuò)頻碼與載波的相關(guān)特性。為此，WAAS地面控制系統(tǒng)采用特殊數(shù)據(jù)處理方法動(dòng)態(tài)調(diào)整地面鐘，維持?jǐn)U頻碼與載波的高度相關(guān)特性，使接收WAAS衛(wèi)星信號(hào)的用戶(hù)也可以沿用載波相位平滑偽距的算法。

WAAS導(dǎo)航信號(hào)與GPS導(dǎo)航信號(hào)的主要差異是：

(1)導(dǎo)航電文的信息數(shù)據(jù)速率、格式略有不同，GPS信息速率是50 bit/s，而WAAS為了快速發(fā)播的需求，采用了更高的500 bit/s信息速率；

(2)WAAS導(dǎo)航電文內(nèi)容、格式存在較大差異，以GPS差分?jǐn)?shù)據(jù)、電離層?xùn)鸥竦葦?shù)據(jù)為主，同步衛(wèi)星星歷直接以空間三維坐標(biāo)、速度、加速度方式表示，區(qū)別于GPS星歷格式；由于WAAS導(dǎo)航信號(hào)功率未增大，而導(dǎo)航電文信息速率卻增加了，因此為了保證用戶(hù)在低仰角對(duì)星工作時(shí)，較低信號(hào)電平情況下保持導(dǎo)航電文的解調(diào)能力(誤碼率)，WAAS導(dǎo)航電文采用了卷積碼，區(qū)別于GPS采用一般的CRC校驗(yàn)碼。

5 總 結(jié)

WAAS最大的貢獻(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)的完善，其率先采用的星座增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、服務(wù)區(qū)柵格化監(jiān)管、完好性概念、完好性監(jiān)測(cè)與處理結(jié)構(gòu)、完好性通道、兼容與互操作設(shè)計(jì)等很多理念、結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)給整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的可借鑒的思路和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后來(lái)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，其它國(guó)家或地區(qū)建設(shè)的GPS增強(qiáng)系統(tǒng)、歐洲建設(shè)的Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、我國(guó)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等都在不同程度上把這些概念提升到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要層次。

目前，全球各國(guó)、各地區(qū)建設(shè)的GPS廣域增強(qiáng)系統(tǒng)從區(qū)域覆蓋向全球覆蓋并實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)是大勢(shì)所趨。在平等互利的原則與基礎(chǔ)上，我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)需要加快考慮加入到這一國(guó)際合作機(jī)制中，通過(guò)協(xié)商與協(xié)調(diào)建立起統(tǒng)一的接口定義與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)這套系統(tǒng)的全球聯(lián)網(wǎng)與無(wú)縫覆蓋，使系統(tǒng)效能發(fā)揮到最大化。

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