+ 劉天雄

3.4.1 美國廣域增強系統(tǒng)WAAS

3.4.1.1 系統(tǒng)組成

廣域增強系統(tǒng)（Wide Area Augmentation System，WAAS）是美國的星基增強系統(tǒng)，是為滿足美國民用航空對GPS更高的精度和完好性要求，1992年，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）在WADGPS的基礎上設計的。其利用GEO地球同步靜止軌道衛(wèi)星廣播GPS差分修正數(shù)據(jù)和完好性信息電文，實現(xiàn)在北美地區(qū)GPS系統(tǒng)的完好性增強。WAAS系統(tǒng)的GEO衛(wèi)星不僅作為完好性告警通道，播發(fā)增強信號的同時還提供測距服務，利用GEO衛(wèi)星覆蓋范圍大且位置相對穩(wěn)定的特點，對地面用戶高仰角高，作為一個穩(wěn)定的測距信號源，可補充GPS星座用戶可見衛(wèi)星數(shù)量。

WAAS系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段，一是初始運行階段（Initial Operating Capability，IOC），2003年已實現(xiàn)目標，2003年7月10日，F(xiàn)AA宣布WAAS系統(tǒng)為民航提供服務，服務范圍覆蓋美國本土95%的區(qū)域以及阿拉斯加部分區(qū)域。二是全面實現(xiàn)帶垂直引導的水平進近LPV服務（Full LPV Performance），2008年已實現(xiàn)目標，2007年服務區(qū)域擴展到加拿大和墨西哥。三是全面實現(xiàn)帶垂直引導的水平進近LPV-200服務（Full LPV-200 Performance），2014年8月，WAAS系統(tǒng)可為全美提供LPV-200服務。四是開展雙頻多系統(tǒng)（dual-frequency multi-constellation，DFMC）兼容互操作研究，進一步提升WAAS系統(tǒng)的可用性，計劃在2014年～2028年期間實現(xiàn)DFMC服務。

目前，WAAS系統(tǒng)支持民航航路、終端、進近以及帶垂直引導的水平進近（Localizer Performance with Vertical，LPV）服務，為美國和加拿大一千多個機場提供儀表垂直引導進近（vertically guided instrument approach）服務，即帶垂直引導的水平進近LPV-200服務（接近CAT-I進近水平），可以引導飛機從200英尺的高度著陸（height above touchdown，HAT）。WAAS系統(tǒng)由地面段（WAAS Ground Segment）、空間段（WAAS Space Segment）和用戶段（WAAS User Segment）三部分組成，其中地面段由38個廣域參考站（Widearea Reference Stations ，WRSs）、3個位于美國大陸兩端的廣域主控站（Wide-area Master Stations，WMSs）、6個地面上行注入站（Ground Uplink Stations，GUS）、2個系統(tǒng)運行中心（operational centers，OC）以及陸地通信網(wǎng)絡（Terrestrial communication Network，TCN）組成，其中地面上行注入站一般又稱為地球站（Ground Earth Stations，GESs）。WAAS系統(tǒng)空間段利用3顆GEO地球靜止同步軌道衛(wèi)星組成，也稱為完好性通道，透明轉發(fā)由地面廣域主控站W(wǎng)MSs生成的增強信息。WAAS系統(tǒng)用戶段通常配置嵌入WAAS模塊的GPS接收機，能夠接收GPS信號的同時接收GEO衛(wèi)星播發(fā)的增強信息，通信協(xié)議需要滿足RTCA MOPS DO 229等SBAS相關標準。

WAAS系統(tǒng)地面段38個廣域參考站的位置是確定的，接收GPS信號并將數(shù)據(jù)送給廣域主控站，廣域主控站處理所有數(shù)據(jù)并生成含有GPS信號差分改正數(shù)及系統(tǒng)完好性信息的增強電文，地面上行鏈路站將增強電文注入給空間段GEO衛(wèi)星，最后由GEO衛(wèi)星將增強信息播發(fā)給地面用戶。WAAS系統(tǒng)的體系架構和運行控制環(huán)境如圖27所示。

圖27 廣域增強系統(tǒng)的體系架構和運行控制環(huán)境

圖28 WAAS系統(tǒng)3顆通信衛(wèi)星覆蓋范圍

WAAS的系統(tǒng)運行中心（OC）分別被稱為美國國家運行和控制中心（National Operations and Control Center，NOCC）及美國太平洋運行和控制中心（Pacific Operations Control Center，POCC），NOCC和POCC的運行和維護系統(tǒng)可以獨立工作，同時互相監(jiān)控和記錄各自的工作狀態(tài)。陸地通信網(wǎng)絡（TCN）提供WAAS系統(tǒng)各個組成環(huán)節(jié)的通信聯(lián)系并用于傳遞WAAS電文數(shù)據(jù)， TCN由兩套專用的、冗余的、不同體系的網(wǎng)絡組成，以為整個WAAS系統(tǒng)提供高可靠的通信鏈路。WAAS系統(tǒng)的運行幾乎不需要人為干預，是一個自動化系統(tǒng)。

WA A S系統(tǒng)最早利用兩顆海事衛(wèi)星（Inmarsat-3 F3和Inmarsat-3 F4）廣播GPS增強信息，增強信號只能實現(xiàn)單重覆蓋。目前WAAS系統(tǒng)空間段利用3顆商業(yè)地球靜止同步軌道衛(wèi)星播發(fā)增強信息，三顆地球同步軌道衛(wèi)星分別是Intelsat公司的Galaxy 15衛(wèi)星（CRW）、Telesat公司的Anik F1R衛(wèi)星（CRE）、Inmarsat公司的Inmarsat-4 F3衛(wèi)星（AMR），在美國本土能夠達到三重覆蓋，如圖28所示。

每顆GEO衛(wèi)星分別從地面上行注入站（GUS）的射頻上行鏈路發(fā)射裝置RFU接收C1up和C5up兩路上行C波段注入信號，然后作為彎管轉發(fā)器將WAAS信號廣播給用戶。與GPS衛(wèi)星播發(fā)Ll頻點(1575.42MHZ)的C/A碼信號類似，WAAS系統(tǒng)GEO衛(wèi)星也利用Ll頻點向用戶廣播WAAS增強數(shù)據(jù)，調制有GPS系統(tǒng)C/A測距碼信號，因此，WAAS系統(tǒng)GEO衛(wèi)星也可以作為GPS系統(tǒng)的導航衛(wèi)星使用。WAAS系統(tǒng)GEO衛(wèi)星軌位及NMEA/PRN編號如表13所示。

表13 WAAS系統(tǒng)GEO衛(wèi)星軌位及NMEA/PRN編號

WAAS系統(tǒng)規(guī)定從系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)GPS異常到最終用戶收到告警信息，整個過程時延要小于6.2s，并且告警信息的發(fā)播通道與鏈路要獨立于GPS自身的信息鏈路，WAAS系統(tǒng)選擇采用地球同步靜止軌道GEO衛(wèi)星配置C／L透明轉發(fā)器作為完好性通道。WAAS設計的成功之處是采用GPS系統(tǒng)Ll頻率(1575.42MHZ)和BPSK調制方式向用戶廣播WAAS增強信號，播發(fā)增強信息的同時也提供測距服務，WAAS信號和GPS信號可共用接收天線和射頻信號處理電路，數(shù)字基帶處理電路也一致。這樣的系統(tǒng)設計，使WAAS增強型接收機的成本、功耗、體積與普通GPS接收機基本一致，擴大了WAAS的應用領域。

WAAS系統(tǒng)用戶段配置的增強接收機能夠接收GPS導航信號和WAAS系統(tǒng)GEO衛(wèi)星播發(fā)的增強信號，可以共享RF模塊，內置算法略有不同。目前，WAAS-GPS接收機有芯片組（chipset）、混合器件（hybrid component）、輔助板卡（auxiliary card）三種形式，解算結果的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議符合NMEA、RTCM、NTRIP以及RINEX標準。因此，用戶段不受WAAS增強服務提供商、FAA的控制，完全由衛(wèi)星導航應用市場來驅動。雖然WAAS系統(tǒng)的初衷是為民用航空用戶服務，但目前很多GPS接收機都配置了WAAS模塊，因此，其他行業(yè)的用戶也能利用WAAS系統(tǒng)來提高定位精度同時獲取完好性信息。取得適航資質的WAAS-GPS接收機是行業(yè)最高等級的接收機，目前GARMIN、Honeywell、Rockwell Collins、Universal Avionics、CMC Electronics、Avidyne等公司研發(fā)的機載WAAS接收機都已取得適航認證，符合RTCA MOPS DO 229等SBAS相關標準要求。用戶利用WAAS系統(tǒng)可以在美國和加拿大2000多個機場實現(xiàn)LPV/LP進近服務。對于沒有生命安全要求的一般導航應用，用戶接收機的利用WAAS信號時，則不需要一定遵守RTCA MOPS DO 229等SBAS相關標準要求。

圖29 WAAS系統(tǒng)工作原理

3.4.1.2 工作原理

WAAS系統(tǒng)參考站分布在規(guī)劃的柵格節(jié)點上，全天候接收并處理GPS信號和WAAS系統(tǒng)增強信號以及信號傳輸環(huán)境(如電離層和對流層)的變化，獲取雙頻偽距、衛(wèi)星星歷、電離層和對流層延遲等原始觀測數(shù)據(jù)以及信號健康狀態(tài)，將觀測數(shù)據(jù)實時傳送到主控站，主控站計算處理原始觀測數(shù)據(jù)后得到衛(wèi)星軌道和鐘差改正數(shù)、電離層分布柵格及電離層延遲修正數(shù)、完好性等級及告警信息，然后通過上行注入站（GUS）將增強信息注入給GEO通信衛(wèi)星，GEO衛(wèi)星作為透明轉發(fā)器快速將WAAS電文轉發(fā)給用戶。用戶同時接收GPS和WAAS數(shù)據(jù)可以得到更高精度、更高安全性的PNT服務，WAAS系統(tǒng)工作原理如圖29所示。WAAS系統(tǒng)提供導航服務的精度和完好性指標與儀表著陸系統(tǒng)ILS相當，可用滿足民航飛機在航路、終端區(qū)和部分精密進近階段的導航性能要求。

WA A S增強系統(tǒng)的每個廣域參考站（WRSs）均配置了三套廣域參考設備（Wide-area Reference Equipment，WRE），定義為WRE-A，WRE-B和WRE-C，能夠獨立接收WAAS系統(tǒng)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，每套廣域參考設備WRE包括一臺L1和L2雙頻WAAS系統(tǒng)接收機，一臺銫原子鐘，一臺數(shù)據(jù)采集處理器（Data Collection Processor，DCP）。3個廣域主控站（WMSs）中的任何一個均能獨立開展WAAS系統(tǒng)差分和完好性數(shù)據(jù)處理任務，每個WMSs均配置一個差分和驗證系統(tǒng)（corrections & verification，C&V），C&V系統(tǒng)由兩臺差分處理器（Corrections Processors，CP）和一臺安全計算機（Safety Computer，SC）組成，其中安全計算機又由兩臺安全處理器（Safety Processors，SPs）和一臺比較器組成。C&V系統(tǒng)接收廣域參考設備（WRE）數(shù)據(jù)，其中差分處理器（CP）計算衛(wèi)星時鐘和星歷差分改正數(shù)，安全計算機（SC）計算電離層延遲改正數(shù)，同時給出具有較高置信度的衛(wèi)星時鐘、星歷以及電離層延遲誤差邊界（error bounds），以確保CP的計算結果的有效性。然后通過陸地通信網(wǎng)絡（TCN）將時鐘、星歷以及電離層延遲差分改正數(shù)據(jù)傳遞給地面上行注入站（GUS），GUS通過C頻段上行鏈路將上述數(shù)據(jù)以WAAS系統(tǒng)電文的方式注入給WAAS系統(tǒng)的GEO衛(wèi)星。為了保持上行鏈路的可靠性，WAAS系統(tǒng)選擇位于不同地理位置的兩個GUS給每顆GEO衛(wèi)星注入WAAS電文。每個GUS配置信號生成系統(tǒng)（Signal Generation Subsystem，SGS）和一個射頻上行鏈路發(fā)射裝置（RF Uplink，RFU），SGS系統(tǒng)由地面上行注入站GUS處理器（GUS Processor，GP）和WAAS電文處理器（WAAS Message Processor，WMP）組成，GP與WMP之間通過標準的RS-232同步串口建立通信鏈路。WMP按規(guī)范生成WAAS電文，射頻上行鏈路發(fā)射裝置（RFU）將WAAS電文注入給GEO衛(wèi)星。

WAAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程如圖30所示，參考站接收GPS衛(wèi)星信號并處理GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)以確定每顆GPS衛(wèi)星的差分修正數(shù)據(jù)和完好性信息，每顆GPS衛(wèi)星的差分修正數(shù)據(jù)和完好性信息被打包成為WAAS系統(tǒng)電文，地面上行注入站將WAAS系統(tǒng)電文上傳給GEO衛(wèi)星（每5秒上注一次），GEO衛(wèi)星利用GPS系統(tǒng)的L1頻點將WAAS增強信號透明轉發(fā)給用戶，WAAS系統(tǒng)L1信號同GPS系統(tǒng)L1 C/A信號生成方式一致，每顆WAAS系統(tǒng)衛(wèi)星具有唯一的偽隨機測距碼（pseudo-random noise，PRN），與GPS系統(tǒng)的測距碼為一個碼族，WAAS系統(tǒng)電文被偽隨機測距碼擴頻，WAAS系統(tǒng)接收機接收WAAS增強信號后可以解調出每顆GPS衛(wèi)星的差分修正數(shù)據(jù)和完好性信息，同時解算出當前的位置和保護門限（protection level），由于每顆GEO衛(wèi)星也播發(fā)測距信號，因此，也可以近似作為GPS星座中的導航衛(wèi)星使用，可以進一步改善GPS星座的GDOP值，使系統(tǒng)的連接性和可用性都獲得增強。

WAAS系統(tǒng)首次采用了柵格化模式，對服務區(qū)進行分割細化監(jiān)管。通過在服務區(qū)內廣泛分布大量的參考站形成數(shù)據(jù)采集柵格，分別采集各自站點對衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電離層延遲數(shù)據(jù)并上報主控站，主控站處理后形成服務區(qū)內不同柵格服務能力的等級劃分，從而實現(xiàn)對整個服務區(qū)內導航服務質量全面的實時監(jiān)測與評估。服務區(qū)柵格化的另一個重要作用是對導航服務區(qū)上空的電離層分布進行實時精確測量與監(jiān)視。電離層受太陽日照光化學的影響，以及對流過程的影響，曲面分布不規(guī)則且變化復雜，只有利用柵格化監(jiān)管方式，把復雜的電離層曲面細化分割，才能實現(xiàn)對導航服務區(qū)上空電離層分布曲面的整體描繪。電離層柵格分布向單頻用戶廣播后，用戶利用內插方式修正各衛(wèi)星導航信號傳播路徑上的電離層延遲，減小這一重要誤差項。

圖30 WAAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程

WA AS系統(tǒng)以計算誤差邊界（er r or bounds）的方式給出系統(tǒng)完好性信息，在考慮所有誤差源之后，誤差邊界用于計算系統(tǒng)保護門限（protection levels）。完好性信息包括用戶差分測距誤差UDRE和格網(wǎng)電離層垂直誤差GIVE兩部分數(shù)據(jù)，其中用戶差分測距誤差UDRE表征為快速差分（Fast Corrections，F(xiàn)Cs）和長期差分（Long Term Corrections，LTCs）項的殘余誤差（residual error），用戶差分測距誤差UDRE用快速差分FC電文播發(fā)；格網(wǎng)電離層垂直誤差GIVE表征為電離層格網(wǎng)點（I onospheric Grid Points，IGP）導航信號延遲的改正數(shù)（IGP Corrections，ICs）的殘余誤差，格網(wǎng)電離層垂直誤差GIVE和電離層格網(wǎng)點延遲改正數(shù)ICs每5分鐘播發(fā)一次。

WAAS系統(tǒng)接收機通過接收GPS系統(tǒng)標準定位服務信號和WAAS系統(tǒng)播發(fā)的增強信號，可以以較高置信度的誤差邊界獲得高精度的位置解算結果，其中差分改正數(shù)據(jù)用于修正GPS系統(tǒng)標準定位服務的偽距觀測量，完好性數(shù)據(jù)用于計算完好性邊界（integrity bounds），也稱為保護門限（protection levels，PL）。根據(jù)具體的飛行任務，WAAS用戶接收機可以選擇計算水平保護門限（Horizontal protection levels，HPL）或者同時計算水平保護門限HPL和垂直保護門限（Vertical protection levels，VPL），通過比較保護門限和告警門限（alert limit thresholds，ALT），WAAS用戶接收機可以給領航員報告警告信息，WAAS系統(tǒng)設計可以保證的完好性告警時間（Time to Alert，TTA）不超過6.2 s，否則WAAS接收機自主完好性/可用性評估相關函數(shù)（RAIM/FDE）會在8 s內給出告警信息。

如果民航用WAAS系統(tǒng)垂直引導飛機起降，用戶接收機利用完好性數(shù)據(jù)計算“保護圓柱（protection cylinder，PC）”，保護圓柱PC是由航空無線電技術委員會（Radio Technical Commission for Aeronautics，RTCA）定義的最小操控性能標準（Minimum Operational Performance Standard，MOPS），即RTCA/DO-229定義的相關內容，WAAS系統(tǒng)完好性保護圓柱簡圖如圖31所示。

用戶接收機首先應用WAAS系統(tǒng)偽距和星歷差分改正數(shù)據(jù)計算當前的位置，然后利用用戶差分測距誤差UDRE數(shù)據(jù)、格網(wǎng)電離層垂直誤差GIVE數(shù)據(jù)計算水平保護門限HPL和垂直保護門限VPL，這些保護門限PL數(shù)據(jù)可以建立可視化的系統(tǒng)完好性保護圓柱，如圖31中內部深色的圓柱所示。WAAS系統(tǒng)完好性保護圓柱的中心線位于接收機計算的飛機位置坐標，計算結果具有不確定性，接收機的計算結果分別和保護門限PL及告警門限ALT比較，對于每次飛行任務而言，可以告警門限ALT是一個確定的告警圓柱，如圖31中外部的圓柱所示。告警門限圓柱的中心線與保護圓柱一致，也是接收機計算的飛機位置坐標，正常情況下，飛機的真實位置在圖31所示的內部深色的完好性保護圓柱范圍之內。

圖31 WAAS系統(tǒng)完好性保護圓柱示意圖

如果在某次飛行任務中，WAAS系統(tǒng)給出的完好性數(shù)據(jù)導致保護門限PL范圍太大以至于超出了完好性告警門限ALT范圍，WAAS接收機將給領航員系統(tǒng)不可用的指示信息。例如，如果LPV告警限超出了設計指標，那么WAAS接收機將給領航員系統(tǒng)當前不可用的指示信息，在這個場景下，很可能由于水平導航（Lateral Navigation，LNAV）的告警限范圍相對比較大，因此，WAAS接收機給領航員系統(tǒng)當前LNAV仍然可用的指示信息。如果用戶的位置誤差（position error）超出了系統(tǒng)保護門限（protection levels）的時間差超出了完好性告警時間（Time to Alert，TTA），那么WAAS系統(tǒng)將給出危險錯誤引導信息（Hazardously Misleading Information，HMI）。

如果在某次飛行任務中，WAAS系統(tǒng)給出的完好性數(shù)據(jù)導致保護門限PL范圍太小以至沒有覆蓋飛機的真實位置，這種情況被稱為“underbound condition”，如果underbound condition的時間差超出了完好性告警時間TTA，那么WAAS系統(tǒng)也給出危險錯誤引導信息HMI。WAAS接收機無法檢測underbound condition情況，WAAS系統(tǒng)完好性算法將確保在任何情況下用戶差分測距誤差UDRE和格網(wǎng)電離層垂直誤差GIVE兩部分完好性數(shù)據(jù)不會造成underbound condition情況發(fā)生。

WAAS的完好性監(jiān)測與處理更強調安全性、可靠性與快速性，因此采用獨立數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)并行處理、平行一致性檢驗，以及交叉驗證結構。(1)每個參考站采用獨立的3臺接收機同時觀測采集GPS導航衛(wèi)星、WAAS同步衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，通過合理性檢驗與一致性檢驗，從中選擇符合一致性的2臺接收機的數(shù)據(jù)上報主控站數(shù)據(jù)處理中心；(2)上報的兩套數(shù)據(jù)分別在主、備兩個主控站同時并行處理；(3)每個主控站收集齊所有參考站上報的兩組數(shù)據(jù)，同時在兩個獨立的數(shù)據(jù)處理流程中并行處理，兩個流程的結果必須通過平行一致性檢驗后才輸出給上行注入站(GUS)；(4)主、備兩個主控站的處理結果分別送往對應注入站時，同時也交叉互送，實現(xiàn)對兩個主控站處理結果的交叉正確性驗證；(5)最終處理結果只有通過了所有平行一致性檢驗和交叉正確性驗證后，再通過WAAS完好性通道向外廣播。

WAAS系統(tǒng)增強信號必須與GPS導航信號聯(lián)合使用才能保證對用戶的增強服務。因此，WAAS增強信號體制的設計最大限度地保持了與GPS的兼容與互操作性，既保證對GPS服務能力的增強，又不會對GPS原有服務造成干擾或不良影響，主要特點包括：(1)WAAS采用與GPS同樣的大地坐標基準，保持與GPS時間基準的同步；(2)WAAS的導航信號頻率、體制、調制方式，擴頻碼的類型、速率，到達地面的信號通量密度等主要參數(shù)保持與GPS的L1民用信號完全一致。這種系統(tǒng)設計縮小了WAAS用戶接收機與一般GPS接收機的差異，極大地減少了研發(fā)、生產(chǎn)成本，縮短了WAAS用戶接收機的開發(fā)周期，也有利于這套新系統(tǒng)在市場上的推廣應用；(3)為了保持WAAS導航信號與GPS導航信號在空間傳輸上的一致性，WAAS不惜采用了復雜的控制方式，創(chuàng)造性地采用了天地系統(tǒng)閉環(huán)實時測量與控制的方式，解決了導航信號的時間、空間基準統(tǒng)一和擴頻碼與載波相位的相干性兩個關鍵技術問題。

首先是導航信號的時間、空間基準統(tǒng)一問題。GPS導航載荷的時間、頻率基準都在星上，發(fā)射出來的信號都以衛(wèi)星空間坐標為起點，而WAAS的時間頻率基準、發(fā)射信號的位置基準都在地面，通過轉發(fā)器轉發(fā)的整個傳輸過程中增加了很多環(huán)節(jié)的附加時延，導致WAAS的時間、空間基準與GPS存在明顯差異。WAAS地面控制系統(tǒng)需要根據(jù)衛(wèi)星位置的實時變化，動態(tài)調整擴頻碼的相位(包括在導航電文中修正時間的起始點)，補償上行路徑延遲與各種傳輸時延，使WAAS信號的發(fā)射時間起始點始終虛擬保持在同步衛(wèi)星上。

其次是擴頻碼與載波相位的相干性問題。GPS導航信號的載波頻率、擴頻碼速率、信息數(shù)據(jù)率之間保持整數(shù)倍關系，都是以1.023MHz為基準產(chǎn)生，具有強相關特性。這種特點使GPS擴頻碼測距的變化與載波相位測距的變化規(guī)律完全一致，一般靜態(tài)或低動態(tài)用戶常見的一種用法就是采用載波相位平滑偽距的算法，降低擴頻測距的隨機誤差以得到更高的測量精度。而WAAS導航信號在傳輸過程中經(jīng)過了同步衛(wèi)星透明轉發(fā)器，由于轉發(fā)器變頻器本振的頻率基準與地面頻率基準完全不相關，破壞了WAAS導航信號擴頻碼與載波的相關特性。為此，WAAS地面控制系統(tǒng)采用特殊數(shù)據(jù)處理方法動態(tài)調整地面鐘，維持擴頻碼與載波的高度相關特性，使接收WAAS衛(wèi)星信號的用戶也可以沿用載波相位平滑偽距的算法。

WAAS增強信息包括測距信號、差分改正數(shù)以及系統(tǒng)完好性信息三個分量，其中測距碼信號與GPS系統(tǒng)L1 C/A信號類似，可以改善民用航空用戶的導航可用性；差分改正數(shù)包括衛(wèi)星的軌道、時鐘以及電離層延遲等誤差的改正數(shù)；系統(tǒng)完好性信息主要為涉及生命安全應用的用戶提供系統(tǒng)可用性信息；此外還包括時間、用戶差分測距誤差UDRE、格網(wǎng)電離層垂直誤差GIVE、對流層延遲模型以及服務水平降級等一些輔助信息。WAAS增強信號接口特征載波頻率、電文結構、通信協(xié)議以及WAAS增強信息數(shù)據(jù)等內容，WAAS系統(tǒng)L1頻點增強信號的主要接口特征如表14所示，

此外，為民航用戶服務時，WAAS信號還需滿足航空機載設備相關要求，主要包括多普勒頻移（Doppler Shift）、載波頻率穩(wěn)定性（Carrier Frequency Stability）、極化方式（Polarization）、偽碼/載波頻率相干性（Code/Carrier Frequency Coherence）以及相關損失（Correlation Loss）等內容，

· 多普勒頻移： 在最壞情況下，穩(wěn)態(tài)用戶的多普勒頻移小于40m/s， 在L1頻點的多普勒頻移近似為210Hz ；

· 載波頻率穩(wěn)定性： 排除電離層延遲和多普勒頻移后，在用戶接收機天線的輸入端處的載波頻率短期穩(wěn)定性（Allan方差的平方根值）優(yōu)于5x10-11/1s～10s；

· 極化方式： 右旋圓極化，軸比小于2 dB；

· 偽碼/載波頻率相干性：偽碼相位率（code phase rate）和載波頻率之間的頻率差（fractional frequency difference）短期內（＜10sec）小于5x10-11 (1 sigma)；偽碼相位變化（轉化為載波周期）與載波相位變化之間的差異長期內（＜ 100sec）應當在一個載波周期之內(1 sigma)；

· 相關損失： 由于信號調制過程中的不理想或者轉發(fā)器濾波損失引起的相關損失小于1 dB。

綜上所述，WAAS增強信號與GPS導航信號的主要差異有兩方面，一是導航電文的信息數(shù)據(jù)速率、格式略有不同，GPS信息速率是50bps，而WAAS為了快速發(fā)播的需求，采用了更高的500bps信息速率；二是WAAS導航電文內容、格式存在較大差異，以GPS差分數(shù)據(jù)、電離層柵格等數(shù)據(jù)為主，同步衛(wèi)星星歷直接以空間三維坐標、速度、加速度方式表示，區(qū)別于GPS星歷格式；由于WAAS導航信號功率未增大，而導航電文信息速率卻增加了，因此，為了保證用戶在低仰角時，信號電平較低情況下保持導航電文的解調能力(誤碼率)，WAAS導航電文采用了卷積碼，區(qū)別于GPS采用一般的CRC校驗碼。

表14 WAAS系統(tǒng)L1頻點增強信號的主要接口特征