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北斗星基增强双频服务性能评估方法及飞行试验分析

王尔申 陈怡彤 于腾丽 张键 杨健 徐嵩 王永康

王尔申, 陈怡彤, 于腾丽, 张键, 杨健, 徐嵩, 王永康. 北斗星基增强双频服务性能评估方法及飞行试验分析[J]. 全球定位系统. doi: 10.12265/j.gnss.2024087
引用本文: 王尔申, 陈怡彤, 于腾丽, 张键, 杨健, 徐嵩, 王永康. 北斗星基增强双频服务性能评估方法及飞行试验分析[J]. 全球定位系统. doi: 10.12265/j.gnss.2024087
WANG Ershen, CHEN Yitong, YU Tengli, ZHANG Jian, YANG Jian, XU Song, WANG Yongkang. Performance evaluation method and flight test analysis of BeiDou satellite-based augmentation dual-frequency service[J]. GNSS World of China. doi: 10.12265/j.gnss.2024087
Citation: WANG Ershen, CHEN Yitong, YU Tengli, ZHANG Jian, YANG Jian, XU Song, WANG Yongkang. Performance evaluation method and flight test analysis of BeiDou satellite-based augmentation dual-frequency service[J]. GNSS World of China. doi: 10.12265/j.gnss.2024087

北斗星基增强双频服务性能评估方法及飞行试验分析

doi: 10.12265/j.gnss.2024087
基金项目: 国家自然科学基金 (62173237); 天津市城市空中交通系统技术与装备重点实验室(TJKL-UAM-202305); 嵩山实验室基金(YYJC062022017); 中国民航大学民航飞行广域监视与安全控制技术重点实验室开放基金(202105); 卫星导航系统与设备技术国家重点实验室开放基金(CEPNT2022B04,CEPNT2023A01);辽宁省属本科高校基本科研业务费专项(纵20240177,纵20240215);中国民航飞行技术与飞行安全重点实验室开放基金(FZ2021KF15,FZ2021ZZ06,FZ2020KF09)
详细信息
    作者简介:

    王尔申:(1980—),男,博士,教授,研究方向为卫星导航定位理论与应用、多源组合导航. E-mail:wes2016@sau.edu.cn

    陈怡彤:(1999—),女,硕士,研究方向为北斗星基增强定位技术. E-mail:chenyitong1@stu.sau.edu.cn

    于腾丽:(1997—) 女,在读博士, 研究方向为卫星导航、航空器组合导航定位. E-mail:yutengli97@163.com

    通信作者:

    王尔申 E-mail: wanges_2016@126.com

  • 中图分类号: P228

Performance evaluation method and flight test analysis of BeiDou satellite-based augmentation dual-frequency service

  • 摘要: 北斗星基增强系统(BeiDou Satellite-Based Augmentation System,BDSBAS)通过B2a信号播发双频增强电文实现同时增强多个卫星星座,为用户提供更为精确、可靠的定位和导航服务. 针对民航对BDSBAS在进近阶段定位性能的需求,本文研究了BDSBAS双频定位算法,并基于静态站数据和飞行实测数据从精度、完好性两个方面对BDSBAS双频服务性能进行评估. 静态试验数据选取2024年1月17日北京、西安、嘉峪关BDSBAS站的全天数据,飞行实测数据采集于辽宁省沈阳市法库财湖通用航空机场进行的航空试验. 静态评估结果表明:评估期间北京、西安和嘉峪关BDSBAS站的定位误差相对稳定, 95%水平定位精度优于2 m,95%垂直定位精度优于3 m. 水平方向上可用性优于99.998%, 垂直方向上可用性优于99.984%. 飞行试验结果表明:测试期间水平精度和垂直精度分别为1.8269 m和2.6014 m,且未发生完好性事件. 静态和动态评估结果均满足国际民用航空组织(International Civil Aviation Organization,ICAO) APV-I指标对精度和完好性的相关要求. 文中研究结果对BDSBAS性能评估具有一定的参考意义.

     

  • 图  1  BDSBAS架构

    图  2  BDSBAS DFMC增强定位解算流程

    图  3  北京站静态样本点定位水平误差直方图结果

    图  4  北京站静态样本点定位垂直误差直方图结果

    图  5  北京站静态样本点定位水平误差/保护级曲线

    图  6  北京站静态样本点定位垂直误差/保护级曲线

    图  7  试验段内PDOP值随时间变化情况

    图  8  北京站静态样本点水平斯坦福图结果

    图  9  北京站静态样本点垂直斯坦福图结果

    图  10  西安站静态样本点定位水平误差直方图结果

    图  11  西安站静态样本点定位垂直误差直方图结果

    图  12  西安站静态样本点定位水平误差/保护级曲线

    图  13  西安站静态样本点定位垂直误差/保护级曲线

    图  14  西安站静态样本点水平斯坦福图结果

    图  15  西安站静态样本点垂直斯坦福图结果

    图  16  嘉峪关站静态样本点定位水平误差直方图结果

    图  17  嘉峪关站静态样本点定位垂直误差直方图结果

    图  18  嘉峪关站静态样本点定位水平误差/保护级曲线

    图  19  嘉峪关站静态样本点定位垂直误差/保护级曲线

    图  20  嘉峪关站静态样本点水平斯坦福图结果

    图  21  嘉峪关站静态样本点垂直斯坦福图结果

    图  22  飞行轨迹图

    图  23  飞行试验定位水平误差直方图结果

    图  24  飞行试验定位垂直误差直方图结果

    图  25  飞行试验定位水平误差/PL曲线

    图  26  飞行试验定位垂直误差/保护级曲线

    图  27  飞行试验水平斯坦福图结果

    图  28  飞行试验垂直斯坦福图结果

    表  1  ICAO对各飞行阶段定位性能指标要求

    飞行阶段 精度(95%) 完好性 连续性/s 可用性
    水平方向/m 垂直方向/m 完好性风险/s HAL/m VAL/m
    APV-I 16 20 1−2×10−7/150 40 35 1−8×10−6/15 0.99~0.99999
    APV-II 16 8 1−2×10−7/150 40 20 1−8×10−6/15 0.99~0.99999
    LPV-200 16 4 1−2×10−7/150 40 35 1−8×10−6/15 0.99~0.99999
    CAT I 16 4 1−2×10−7/150 40 10 1−8×10−6/15 0.99~0.99999
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    表  2  BDSBAS-B2a电文类型

    电文类型 电文内容
    0 BDSBAS-B2a测试
    31 卫星掩码信息
    32 卫星钟差/轨道误差改正数与协方差矩阵
    34、35、36 完好性信息(DFREI和DFRECI)
    37 降效参数与DFREI映射表
    39、40 BDSBAS卫星星历与协方差矩阵
    42 BDSBAS系统时与UTC间的偏差
    47 BDSBAS卫星历书
    62 BDSBAS-B2a内部测试信息
    63 BDSBAS-B2a空信息
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2024-05-09
  • 网络出版日期:  2024-11-07

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