第四講 廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)

GNSS廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)第四講唐衛(wèi)明武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心主要內(nèi)容美國WAAS系統(tǒng)歐洲靜地星導(dǎo)航重疊服務(wù)（EGNOS）日本MSAS中國的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)(SNAS)印度的GAGAN系統(tǒng)日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)全球差分系統(tǒng)美國WAAS系統(tǒng)

美國的WAAS系統(tǒng)由聯(lián)邦航空管理局（FAA）建立，最初目的是為美國民航建立的一套非常精確的導(dǎo)航系統(tǒng)，目前已經(jīng)建成使用。系統(tǒng)由地面參考站網(wǎng)，地面上傳系統(tǒng)，地球同步衛(wèi)星幾個部分組成：WAAS的建設(shè)目標(biāo)提高精度根據(jù)WAAS的規(guī)范要求，它能在95%的情況下，提供包括水平和高程方向上7.6m的定位精度。根據(jù)NSTB的發(fā)現(xiàn)，在實際測量中系統(tǒng)的定位精度(除去接收機(jī)鐘差)在水平位置優(yōu)于1.0m(0.9m)，在高程位置優(yōu)于1.5m(1.3m)。增加完整性導(dǎo)航系統(tǒng)的完整性指在其提供的數(shù)據(jù)可能誤導(dǎo)用戶造成危害的情況下，能夠及時提供預(yù)警的能力。WAAS的規(guī)范要求，當(dāng)系統(tǒng)檢測出誤差時，通知用戶的預(yù)警時間小于6.2秒；系統(tǒng)出錯但未被探測出來的概率為1×10-7，相當(dāng)于每年錯誤數(shù)據(jù)不超過三秒。它提供的完整性信息相當(dāng)于或優(yōu)于接收機(jī)自主完整性監(jiān)視（RAIM）。提高可用性可用性是導(dǎo)航系統(tǒng)滿足精度及可靠性要求的概率。WAAS在服務(wù)區(qū)域提供的可用性為99.999%，相當(dāng)于不可用時間為一年5分鐘。WAAS系統(tǒng)組成地面部分地面部分由3個主控站和38個參考站組成。這38個參考站包括美國大陸的20個、阿拉斯加的7個、夏威夷的1個、波多黎各的1個、墨西哥的5個及加拿大的4個。地面上傳系統(tǒng)。GUS的功能是把主控站計算好的GPS誤差改正信息和系統(tǒng)的完備性信息，傳到地球同步衛(wèi)星上空間部分截止2011年1月，空間部分包括2顆商業(yè)衛(wèi)星，Inmarsat-4F3和Telesat的AnikF1R衛(wèi)星，原來的3顆衛(wèi)星Galaxy15、PacificOceanRegion(POR)和AtlanticOceanRegion-West(AOR-W)。同步衛(wèi)星的任務(wù)是把GPS誤差改正信息（包含差分改正信息、電離層延遲信息和鐘差改正信息）調(diào)制到和GPS的L1載波相位相同頻率(1575.42MHZ)的載波上,其結(jié)構(gòu)與GPS本身的信號結(jié)構(gòu)相同，發(fā)播給WAAS覆蓋區(qū)域內(nèi)的機(jī)載和手持GPS接收機(jī)。同時，這些通訊衛(wèi)星還可以用額外的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，提供導(dǎo)航信息以確定其位置。用戶部分用戶部分可以接收兩種不同的改正數(shù)據(jù)：快速改正數(shù)據(jù)及慢改正數(shù)據(jù)?？焖俑恼龜?shù)據(jù)包括快速改正的誤差及GPS衛(wèi)星的瞬時位置及鐘差；慢改正數(shù)據(jù)包括長時間的星歷及鐘差估計，還有電離層延遲信息。WAAS最新進(jìn)展2007.9.28，F(xiàn)AAGNSS計劃辦公室宣布，WAAS服務(wù)區(qū)域擴(kuò)大到加拿大和墨西哥2009年4月10日，GPS衛(wèi)星開始播發(fā)L5信號，將進(jìn)一步增強(qiáng)WAAS的功能。

2011年3月18日，IntelsatGalaxy15GEOsatellite(CRW)進(jìn)入運(yùn)行模式，將WAAS的服務(wù)區(qū)域擴(kuò)大到阿拉斯加的西北部，顯著增加了WAAS的可用性范圍。早在2010年4月，Galaxy15GEO衛(wèi)星曾與地面失去聯(lián)系；2010年12月，此衛(wèi)星重新啟動，再次能夠與地面聯(lián)系，控制恢復(fù)。引進(jìn)LP(LocalizerPerformance)方法。2011年1月13日,在佛羅里達(dá)州坦帕的騎士彼得澳機(jī)場的36跑道建立了第一個測試航道性能（LP）的程序。這種新方法利用了WAAS所允許的導(dǎo)航和小角橫向位置誤差提供一個類似的近航道著陸的盲降系統(tǒng)（ILS）。LP程序可提供低一個比適合窄面障礙間隙（OCS）的LNAV程序還要低的最小值。較小的LPOCS的廣播信號覆蓋區(qū)在信道上提供了避免障礙物的更大的潛力。在同一跑道，和LNAV方法相比，在坦帕公布的方法提供了60英尺較低海拔的最低結(jié)果（MDA）歐洲EGNOS系統(tǒng)

EGNOS是由歐洲空間局（ESA）和歐洲航空導(dǎo)航安全組織共同建立，它是歐洲在GNSS方面走出的第一步，也是GALILEO系統(tǒng)的一個先驅(qū)，它可以同時增強(qiáng)目前運(yùn)行的兩個軍事衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即美國的GPS和俄羅斯的GLONASS，EGNOS在2005年進(jìn)入全部的運(yùn)營階段。它的原理與美國的WAAS類似，包括相應(yīng)的地面設(shè)施和空間衛(wèi)星，以提高GPS和GLONASS系統(tǒng)的精度、完好性和可用性。EGNOS的主要功能EGNOS的主要功能：“電離層延時評估功能”，用于評估不同衛(wèi)星發(fā)送的信號因電離層干擾而造成的傳播延時，通過接收兩個GPS衛(wèi)星工作頻率（L1和L2）信號來實現(xiàn)?！巴旰眯员O(jiān)測功能”，用于監(jiān)測整個廣播區(qū)域的各個點上可視衛(wèi)星，并由GEO衛(wèi)星播發(fā)差分改正數(shù)據(jù)及完好性信息。定位精度：使用EGNOS接收機(jī)比一般的單點定位提高3倍的定位精度，其中在95%的情況下：水平的誤差小于2.5m，高程誤差小于4.5m。GPSGLONASS3GEOs

(InmarsatAOR-EandIND-W,6NLESNavigationLandEarthStations34RIMSRanging&IntegrityMonitoringStations4MCCPACFASQFEGNOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SpaceSegmentEWAN

EGNOSWideAreaNetworkGroundSegmentUserSegmentMissionControlCentersPerformanceAssessmentandCheckOutFacilityApplicationSpecificQualificationFacilityARTEMIS)EGNOS系統(tǒng)組成EGNOS系統(tǒng)由四部分組成：地面部分、空間部分、用戶部分和支持系統(tǒng)。EGNOS空間部分包括3顆GEO衛(wèi)星。兩顆是Inmarsat-3衛(wèi)星，其中一顆在大西洋東部（AOR-E），另一顆在印度洋（IOR）。還有一顆是歐洲空間局ESA在非洲上空的地球同步通訊衛(wèi)星Artemis。EGNOS地面系統(tǒng)包括4個MCC（主控制中心），34個RIMS站（測距與完好性監(jiān)測站）和7個陸地導(dǎo)航地球站（NLES），每個GEO衛(wèi)星2個，另一個用于測試和驗證。用戶部分包括：用于空間信號性能驗證的EGNOS接收機(jī)，以及水運(yùn)、空運(yùn)和陸運(yùn)用戶專用設(shè)備；系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)測試平臺，用于用戶接收機(jī)驗收、系統(tǒng)性能證明、定位誤差比較分析。歐洲EGNOS系統(tǒng)EGNOS的組成

34個地面參考站和完備性監(jiān)測站（RIMS）；

4個任務(wù)控制和數(shù)據(jù)處理中心（MCC），1個工作，3個熱備份；

3顆地球同步衛(wèi)星（GEO）；

6個地面導(dǎo)航信息注入站(NLES)，每顆GEO衛(wèi)星2個

EGNOS發(fā)射的信號

類GPS信號，頻率為1575.42和測距碼；系統(tǒng)完備性，包括：所有衛(wèi)星的可用性、WAD改正后的殘余誤差等；WAD差分改正，包括：軌道，鐘和電離層改正，時間相關(guān)的改正項。EGNOS系統(tǒng)服務(wù)模式

通過GEO對用戶提供廣域增強(qiáng)服務(wù)；通過因特網(wǎng)系統(tǒng)（SISNeT）對用戶提供實時廣域差分服務(wù)

EGNOS的主要功能

“電離層延時評估功能”，用于評估不同衛(wèi)星發(fā)送的信號因電離層干擾而造成的傳播延時，通過接收兩個GPS衛(wèi)星工作頻率（L1和L2）信號來實現(xiàn)?！巴旰眯员O(jiān)測功能”，用于監(jiān)測整個廣播區(qū)域的各個點上可視衛(wèi)星，并由GEO衛(wèi)星播發(fā)差分改正數(shù)據(jù)及完好性信息定位精度

使用EGNOS接收機(jī)比一般的單點定位提高3倍的定位精度，其中在95%的情況下：水平的誤差小于2.5m，高程誤差小于4.5m。EGNOS的SISNet技術(shù)SISNet技術(shù)是一個將衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和Internet技術(shù)緊密聯(lián)系在一起的新技術(shù)，它允許用戶實時訪問Internet，獲取EGNOS廣域差分?jǐn)?shù)據(jù)和完好性數(shù)據(jù)。在2001年下半年，ESA就已經(jīng)開發(fā)SISNet工程，并在2001年8月建立了工程原型，從2002年2月開始試運(yùn)行，通過Internet發(fā)播EGNOS數(shù)據(jù)。SISNet的優(yōu)點是無論GEO衛(wèi)星是否工作正常，或者是在衛(wèi)星信號干擾嚴(yán)重的城市、峽谷地區(qū)，用戶不必投資EGNOS接收機(jī)就可以通過無線上網(wǎng)技術(shù)穩(wěn)定獲取EGNOS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。使用SISNet技術(shù)可以實時通過Internet監(jiān)視ESTB系統(tǒng)性能，實時分析ESTB信息，實時監(jiān)視系統(tǒng)和衛(wèi)星信號狀態(tài)。任何用戶都可以發(fā)送申請到SISNet@，都可能獲得通過Internet實時獲取ESTB數(shù)據(jù)的權(quán)力。SIS(空間信號狀態(tài))每5分鐘更新一次，VPL(垂直保護(hù)精度水平)每15分鐘更新一次。歐洲ESTB系統(tǒng)ESTB-EGNOSSystemTestBed：簡稱EGNOS系統(tǒng)測試床，是EGNOS系統(tǒng)的原型。它實現(xiàn)了EGNOS系統(tǒng)大部分功能的驗證，但不提供完好性信息。ESTB系統(tǒng)包括：17個監(jiān)測站：8個位于非洲、9個位于歐洲；1個中心處理單元（位于挪威）：計算差分?jǐn)?shù)據(jù)；3個測距站（2個位于法國，1個位于南非）：完成基于測距目的的三角觀測1個任務(wù)控制中心（位于法國）：計算測距信息、提供導(dǎo)航信息的上傳；2個GEO衛(wèi)星上行站：提供兩顆Inmarsat衛(wèi)星的數(shù)據(jù)上傳；日本MSAS

MSAS—MultifunctionalTransportSatelliteSpace-basedAugmentationSystem是日本的導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)，有6個監(jiān)測站和2個GEO衛(wèi)星上行站組成，覆蓋日本及周邊區(qū)域?；诙喙δ苄l(wèi)星的星基增強(qiáng)系統(tǒng)（MSAS）是由日本氣象局和日本交通部組織實施的基于2顆多功能衛(wèi)星（MTSAT）的GPS星基增強(qiáng)系統(tǒng)，類似于美國的廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS）。該系統(tǒng)從1996年開始實施，主要目的是為日本飛行區(qū)的飛機(jī)提供全程通信和導(dǎo)航服務(wù)。系統(tǒng)覆蓋范圍為日本所有飛行服務(wù)區(qū)，差分定位精度優(yōu)于1米，也可為亞太地區(qū)的機(jī)動用戶播發(fā)氣象數(shù)據(jù)信息。MSAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布圖MSAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IbarakiMCSSapporoGMSFukuokaGMSNahaGMSUserAustraliaMRSHawaiiMRSKobeMCSTokyoGMSGPSConstellationMTSATMCSMasterControlStationMRSMonitorandRangingStationGMSGroundMonitorStationKDD128KbsNTT64KbsMSAS建設(shè)情況MSAS于2007年9月完成了地面系統(tǒng)（包括2個主控站（MCS）、4個地面監(jiān)測站（GMS）、4個測距監(jiān)測站（MRS）以及導(dǎo)航地球站（NES）（具體功能見圖1）與2顆MTSAT衛(wèi)星的集成、衛(wèi)星覆蓋區(qū)測試以及MTSAT衛(wèi)星位置的安全評估和操作評估測試（包括衛(wèi)星信號功率測試、動靜態(tài)定位測試和主控站備份切換測試等）。測試結(jié)果表明，MSAS能夠很好地提高日本偏遠(yuǎn)島嶼機(jī)場的導(dǎo)航服務(wù)性能，滿足國際民航組織（ICAO）對非精密進(jìn)近階段（NPA）和I類垂直引導(dǎo)進(jìn)近（APV-I）階段的水平位置誤差（HPE），垂直位置誤差（VPE）以及相應(yīng)的報警限值（HLA和VLA）的規(guī)定，具備了試運(yùn)行能力。日本MSAS的MTSAT衛(wèi)星MTSAT衛(wèi)星是一種地球靜止同步衛(wèi)星（GEOs），定點位置分別在東經(jīng)140度和145度。采用Ku波段和L波段兩個頻點。其中，Ku波段頻率主要用來播發(fā)高速的通信信息和氣象數(shù)據(jù)。L波段頻率與GPS的L1頻率相同，主要用于導(dǎo)航服務(wù)。中國的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)(SNAS)利用我國雙星系統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)是我國計劃研制和建設(shè)的廣域差分GPS系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)(一期工程)由空間和地面兩部分組成。空間部分包括GPS衛(wèi)星和“北斗一號”衛(wèi)星，地面部分除利用“北斗一號”地面應(yīng)用系統(tǒng)中心控制系統(tǒng)以外，由中心站、參考站和用戶機(jī)三個分系統(tǒng)組成，其中用戶機(jī)含各型廣域差分信息接收機(jī)和廣域差分GPS接收機(jī)。衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)(一期工程)的基本工作原理為：分布覆蓋區(qū)域內(nèi)的參考站監(jiān)測全部可見的GPS衛(wèi)星，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過“北斗一號”衛(wèi)星和地面中心控制系統(tǒng)發(fā)送到中心站分系統(tǒng)，中心站分系統(tǒng)用所收集到的數(shù)據(jù)計算GPS差分改正數(shù)和完好性信息。差分改正數(shù)包括衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星星歷、電離層延遲改正數(shù)。完好性信息包括“不要用”、“未被監(jiān)測”和GPS偽距誤差以及差分改正數(shù)的誤差。差分改正數(shù)和完好性信息通過“北斗一號”地面中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星用S波段發(fā)播，廣域差分GPS接收機(jī)(或廣域差分信息接收機(jī)與GPS接收機(jī))接收差分改正數(shù)、完好性信息和GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，經(jīng)計算處理得到精確的用戶位置和導(dǎo)航參數(shù)，同時獲得GPS系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)的完好性狀況信息。

衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)(一期工程)為軍、民用戶提供全天候(一天24小時不間斷)、大范圍(覆蓋我國大陸及周邊一定范圍)、高精度(東部5米、西部10米)的導(dǎo)航定位服務(wù)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景，并將產(chǎn)生巨大的軍事、政治和經(jīng)濟(jì)效益。印度的GAGAN系統(tǒng)“GPS輔助靜地軌道增強(qiáng)導(dǎo)航（GAGAN）”系統(tǒng)是由印度空間局（ISRO）和印度機(jī)場管理局（AAI）聯(lián)合組織開發(fā)的一個民航星基導(dǎo)航系統(tǒng)?？臻g星座包含1顆位于東經(jīng)82度的GEO衛(wèi)星。GEO衛(wèi)星采用C波段和L波段頻率作為載波。其中，C波段主要用于測控，L波段頻率完全同GPS的L1（1575.42MHz）和L5（1176.45MHz）頻率，用于廣播導(dǎo)航信息，并可與GPS進(jìn)行兼容和互操作?？臻g信號覆蓋整個印度大陸，能為用戶提供GPS信息和差分改正信息，用于改善印度機(jī)場和航空應(yīng)用的GPS定位精度和可靠性，也屬于GPS星基增強(qiáng)系統(tǒng)。地面部分包括8座印度基準(zhǔn)站、一座主控中心、一座陸地上行站以及相關(guān)的導(dǎo)航軟件和通信鏈路。GAGAN系統(tǒng)的建設(shè)主要包括兩個階段：即技術(shù)驗證（TDS）階段和最后操作運(yùn)行（FOP）階段。在TDS階段主要完成系統(tǒng)指標(biāo)分配、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和在軌測試等內(nèi)容，該階段已于2007年8月13-14日完成最后的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試，該階段測試內(nèi)容主要是系統(tǒng)的精度指標(biāo)，不包括完好性信息和生命安全服務(wù)（SOL）的測試。FOP階段是指在TDS內(nèi)容完成的基礎(chǔ)上，采用3顆GEO衛(wèi)星對GPS進(jìn)行增強(qiáng)，完成最后的集成并投入運(yùn)行，且能對系統(tǒng)完好性信息和SOL服務(wù)進(jìn)行論證，該階段計劃在2010年前完成。TDS階段測試/計劃TDS階段測試時，采用美國的星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）接收機(jī)，充分顧及到多種測試場所和動靜態(tài)環(huán)境，并采用國內(nèi)18個機(jī)場安裝的TEC接收機(jī)采集的TEC數(shù)據(jù)，對電離層誤差進(jìn)行修正。測試結(jié)果為：水平和垂直定位精度基本在3米（95%）以內(nèi)，最大誤差為7.6米（95%）。差分信息完好性報警時間≤6.2秒。GAGAN未來計劃為：（1）實現(xiàn)與美國廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS），歐盟GALILEO和日本基于多功能運(yùn)輸衛(wèi)星的GPS增強(qiáng)系統(tǒng)（MSAS）的完全兼容。（2）加強(qiáng)國際合作，在境外增建地面監(jiān)測站。（3）空間信號（SIS）覆蓋區(qū)擴(kuò)展到東南亞和亞太地區(qū)。（4）盡快完善GAGAN系統(tǒng)，為印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（IRNSS）的研制提供技術(shù)儲備。QZSS

日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)，是日本計劃發(fā)展的另一增強(qiáng)系統(tǒng)，它將為日本及其鄰近國家的GNSS服務(wù)提供與GPS兼容的額外測距信號，從而提高定位的可用性、精確度和可靠性。

DOP分析

GPSonlyGPS+QZSSe-Angle10°e-Angle30°e-Angle10°e-Angle30°GDOP2.39 6.881.80 3.59HDOP 2.43 1.27VDOP 4.95 2.60階段一：3QZSS和階段二：７QZSSQZSS的特點QZSS針對移動設(shè)備，為了提供基于通信的服務(wù)以及定位信息。它的定位服務(wù)也能夠與同步衛(wèi)星協(xié)同作業(yè)（MTSAT),與美國的WAAS類似。衛(wèi)星位于定期的高軌道上(HEO)，這些衛(wèi)星在這個軌道上可以再70度高度角以上每天運(yùn)行12小時，這意味幾乎在絕大多數(shù)時刻都在天頂方向，因而有準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的命名。QZSS能夠在兩個方面提升了GPS服務(wù)：第一個是可用性的提升；另外的一個就是性能的提升，GPS的精度和可靠性使得導(dǎo)航解算得到提升。因為來自于準(zhǔn)天頂衛(wèi)星發(fā)射的GPS可用性增強(qiáng)信號與現(xiàn)代的GPS信號一致，因此具有互操作性，QZSs將發(fā)送L1C/A信號，L1C信號，L2C以及L5信號，與單獨的GPS相比，GPS和QZSS的聯(lián)合通過測距改正數(shù)據(jù)提高了定位的性能，這些數(shù)據(jù)來自QZ發(fā)送的達(dá)到亞米級的L1-SAIFandLEX信號。通過錯誤監(jiān)測和系統(tǒng)有用數(shù)據(jù)的通告，系統(tǒng)的可靠性得到了很大的提升。根據(jù)系統(tǒng)的最初計劃，QZSs載有兩種類型的太空原子鐘，氫原子鐘和銣原子鐘，在2006年，一個被動的氫原子鐘發(fā)展被放棄。定位信號將由銣鐘產(chǎn)生并且一個類似于GPS計時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將會得到應(yīng)用。QZSS也將能夠采用一個雙程衛(wèi)星時間和頻率轉(zhuǎn)換組合，這種組合將被應(yīng)用到獲得一些位于太空的衛(wèi)星原子鐘標(biāo)準(zhǔn)行為的基本信息，同時也有其他一些應(yīng)用研究目的.盡管第一代QZSS系統(tǒng)的計時系統(tǒng)(TKS)是基于銣原子鐘，第一顆準(zhǔn)天頂衛(wèi)星載有一個基本的實驗石英鐘同步系統(tǒng)的模型，在兩年的軌道測試階段的第一年，初步測試將探測原子鐘的可行性.QZSS計時系統(tǒng)技術(shù)是一種新穎的衛(wèi)星計時系統(tǒng)，它并不需要GPS,GLONASS,或者GALILEO導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)中使用的星載原子鐘全球差分系統(tǒng)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，2000年，美國噴氣推進(jìn)實驗室JPL（JetPropulsionLaboratory），提出基于網(wǎng)絡(luò)的全球差分系統(tǒng)IGDG(Internet-basedGlobalDifferentialGPS)，旨在實現(xiàn)全球任何地點、任何時間無縫隙高精度實時定位的思想，也稱為全球差分GPS系統(tǒng)。NASA(NationalAeronauticsSpaceAdministration)全球差分GPS網(wǎng)絡(luò)中的18基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通過開放式網(wǎng)絡(luò)實時傳送到JPL計算實時衛(wèi)星位置與鐘差，并把廣播星歷軌道與鐘差的改正實時通過開放式網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶，用戶實時定位的測試精度達(dá)到分米級。這對于廣域高精度實時定位取得了突破性的進(jìn)展，IGDG與傳統(tǒng)的DGPS服務(wù)相比，定位精度提高了一個量級。2003年,IGDG增強(qiáng)GPS網(wǎng)絡(luò)中實時永久性跟蹤站的體系構(gòu)成，及DGPS服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展到世界范圍，實現(xiàn)全球差分GPS無縫隙的定位。NASA全球差分GPS系統(tǒng)動態(tài)精度達(dá)到水平10cm，高程20cm，差分信息的數(shù)據(jù)有效率達(dá)到99%以上，也是目前國際上唯一能實現(xiàn)全球?qū)崟r精密差分GPS定位的系統(tǒng)。下圖為美國NASA全球差分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。全球差分GPS結(jié)構(gòu)圖StarFire介紹StarFire?又稱RTG（RealTimeGIPSY）技術(shù)，它是世界上第一個可以提供單機(jī)實時分米級定位精度的星基增強(qiáng)差分系統(tǒng)，是由美國航空航天局下屬的噴氣動力實驗室（JPL）和美國NAVCOM公司合推出的商業(yè)級高精度GPS差分系統(tǒng)。與傳統(tǒng)RTK（RealTimeKinematie，載波相位差分技術(shù)）相比，StarFire?系統(tǒng)具有更強(qiáng)的靈活性和易用性。用戶在使用StarFireTM系統(tǒng)時不需要考慮架設(shè)基準(zhǔn)站的問題，同時也不需要考慮作業(yè)的活動范圍，就能夠自由地在全球任何地方得到實時10厘米的定位精度，另外StarFire接收機(jī)可以選擇性開通RTK、事件標(biāo)志輸入和秒脈沖輸出等功能，廣泛應(yīng)用于大地測量、航空攝影測量、遙感制圖、移動目標(biāo)姿態(tài)方向測定、精確授時、工程形變監(jiān)測、機(jī)械控制、海洋測繪、港口調(diào)度、港口碼頭工程、機(jī)器人和無人機(jī)精確定位等等。

StarFire系統(tǒng)組成參考站遍布全球的80多個參考站組成的廣域雙頻參考站網(wǎng)均為雙頻GPS接收機(jī)，24小時連續(xù)作業(yè)采集GPS衛(wèi)星信息，并實時向數(shù)據(jù)中心發(fā)送。數(shù)據(jù)處理中心全球有兩個數(shù)據(jù)處理中心，位于北美。中心來自全球的多個參考站不斷接收數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過分析計算得到GPS衛(wèi)星軌道改正數(shù)和鐘差改正數(shù)，將其發(fā)送至衛(wèi)星信號上傳系統(tǒng)。注入站流入站是連接數(shù)據(jù)中心與海事衛(wèi)星的關(guān)鍵部分。它將從數(shù)據(jù)中心接收到的信息實時發(fā)送給衛(wèi)星，從而完成地面與衛(wèi)星的信息交換。地球同步衛(wèi)星三顆衛(wèi)星即為本系統(tǒng)一般狀態(tài)下使用的衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星是沿赤道軌道平行分布的地球同步衛(wèi)星。由于其軌道較高，可以覆蓋南北緯76度之間的所有范圍。也就是說，在其覆蓋范圍內(nèi)，均可以接收到穩(wěn)定的、同等質(zhì)量的差分改正信號，從而達(dá)到世界范圍內(nèi)同等精度。用戶站StarFireGPS接收機(jī)（如：SF-2040G、SF3050G等）用戶接收機(jī)實際上同時有兩部分組成，一個是雙頻GPS接收機(jī)，一個是L波段的通信接收器。雙頻GPS接收機(jī)跟蹤所有可見的衛(wèi)星然后獲得GPS衛(wèi)星的測量值。同時，L波段的接收器通過L波段的衛(wèi)星改正數(shù)據(jù)。當(dāng)這些改正數(shù)據(jù)應(yīng)用在GPS測量中時，一個實時的高精度點位就被確定了。StarFire的工程流程StarFire工作原理StarFire最新進(jìn)展美國NavCom公司2011年09月14日宣布StarFire全球星基增強(qiáng)系統(tǒng)的最新改進(jìn)。更新后的StarFireGNSS系統(tǒng)不僅支持GPS+GLONASS差分，同時更把StarFire系統(tǒng)的全球?qū)崟r定位精度提高到5厘米，與之前10厘米定位精度相比，有較大幅度提高。StarFireGNSS系統(tǒng)通過使用融合了Deere公司（NavCom公司的母公司）高精度測量數(shù)據(jù)算法的SF-3050GNSS全球星站差分定位接收機(jī)，可以在全球任何地方，任何時間獲得更高的定位精度服務(wù)?！癝tarFireGNSS系統(tǒng)同時使用GPS和GLONASS差分?jǐn)?shù)據(jù)后，可以顯著提高定位性能，并在全球任何地方實現(xiàn)5厘米定位精度”，NavCom公司GNSS業(yè)務(wù)部經(jīng)理SteveWilson稱，“新的專有處理中心軟件和融合更新后的衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)絡(luò)的算法，可為用戶提供更加可靠的服務(wù)。”StarFire全球站分布OmniSTAR介紹澳大利亞OmniSTAR公司是荷蘭Fugro集團(tuán)旗下