SBAS简介
星基增强系统,又名SBAS(Satellite-Based Augmentation System),一般通过地球静止轨道(GEO)卫星搭载导航增强信号转发器,可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息,实现对全球卫星导航系统定位精度的改进。
GPS全球导航系统发展比较早,在各项导航应用中的性能也比较优越,因此全球多个国家先后建立了针对GPS导航系统的SBAS系统;俄罗斯针对Glonass导航系统也建立了自己星基增强系统SDCM,由于Glonass系统的特殊性,SDCM系统也独居一支同时为GLONASS系统和GPS系统提供增强服务。随着Galileo导航系统,SBAS系统兼容Galileo系统已经开展相应的规划。BDSBAS的建设也在如火如荼的进行中,BDSBAS相关接口说明今年年中会也公布颁发。
目前全球已具备服务状态的SBAS系统有美国的WAAS、欧洲的EGNOS、日本的MSAS、印度的GAGAN和俄罗斯的SDCM,正在进行建设的中国的BDSBAS(也称为SNAS)、韩国的KASS以及尼日利亚的NSAS是正在建设和测试的星基增强系统,正在进行研究部署的中南美洲的SACCSA、加拿大的CWAAS、澳大利亚的AUSBAS。
1.WAAS增强系统
WAAS(Wide AreaAugmentation System)广域增强系统是部署在美国本土境内,WAAS包括38个地面站点和3颗地球同步静止卫星,同步卫星的覆盖范围如下图所示。
WAAS增强系统的3颗卫星的状态如下表,WAAS系统建设用过的两颗星目前已废弃。
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 播发频点 | 运行状态 |
Inmarsat 4F3 (AMR) | 133 | 46 | 98 W | L1 | 正常 |
Galaxy 15 (CRW) | 135 | 48 | 133 W | L1 | 正常 |
Telesat Anlk F1R (CRE) | 138 | 51 | 107.3 W | L1 | 正常 |
Inmarsat 3F3 (POR) | 134 | 47 | 178 W | L1 | 停止服务 |
Inmarsat 3F4 (AOR-W) | 122 | 35 | 142 E | L1 | 停止服务 |
2. EGNOS增强系统
EGNOS增强系统,全称为:Euro Geostationary Navigation Overlay Service,欧洲同步卫星导航覆盖系统,EGNOS系统建立的初期主要是面向GPS导航系统L1频点进行增强,按照EGNOS的规划2011-2030年,En-route / NPA / APV1 / LPV200只基于GPS L1频点;2020年之后EGNOS在2025年会采取比较大的动作,升级EGNOS V3 会兼容L1/L5双频。
EGNOS增强系统包括40个地面站点和3颗地球同步静止卫星,同步卫星的覆盖范围如下图所示。
EGNOS增强系统的3颗卫星的状态如下表,EGNOS系统建设用过的一颗星目前已废弃。
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 播发频点 | 发射时间 | 运行状态 |
Astra Ses-5 | 136 | / | 5 E | L1&L5 | 2012/7/9 | 正常 |
ASTRA 5B | 123 | / | 31.5 E | L1 | 2014/3/22 | 正常 |
INMARSAT 4F2 EMEA | 126 | 39 | 64 E | L1 | 2005/3/11 | 正常 |
Inmarsat 3F2 AOR-E | 120 | / | 15.5 E | L1 | Sep-96 | 停止服务 |
3. MSAS增强系统
MSAS,全称为:Multi-Functional Satellite Augmentation System,是日本的多功能卫星增强系统,主要用于GPS误差的纠正。
MSAS 系统包括2个主控站(MCS)、4 个地面参考站(GMS)、2 颗 GEO卫星、2 个测距监测站(MRS),同步卫星的覆盖范围如下图所示
MSAS增强系统的2颗卫星的状态如下表:
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 播发频点 | 发射时间 | 运行状态 |
MTSAT-1R | 129 | NMEA#42 | 140 E | L1 | 2005/2/26 | 正常 |
MTSAT-1 | 137 | NMEA#50 | 145 E | L1 | 2006/2/18 | 正常 |
4. GAGAN增强系统
GAGAN,全称为:The GPS Aided GeoAugmented Navigation ,GPS辅助型近地轨道增强系统,是印度部署的广域增强系统
GAGAN包括15个地面站点、2个控制中心、3个上行站和3颗地球同步静止卫星,同步卫星的覆盖范围如下图所示
GAGAN增强系统的3颗卫星的状态如下表:
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 播发频点 | 运行状态 |
GSAT-8 | 127 | 40 | 55 E | L1&L5 | 正常 |
GSAT-10 | 128 | 41 | 83 E | L1&L5 | 正常 |
GSAT-15 | 132 | 93.5 E | L1&L5 | 正常 |
5. SDCM增强系统
SDCM增强系统,全称为:The System for Differential Corrections and Monitoring (SDCM) 差分校正和监测系统。SDCM为GLONASS以及GPS卫星导航系统提供性能强化,以满足所需的高精确度及可靠性。SDCM由24个监测站、1个中央处理站和3颗地球同步静止卫星组成,同步卫星的覆盖范围如下图所示:
SDCM增强系统的3颗卫星的状态如下表:
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 发射时间 | 运行状态 |
Luch-5A | 141 | 54 | 167 E | 2011/12/11 | 正常 |
Luch-5B | 125 | 38 | 16 E | 2012/11/3 | 正常 |
Luch-5 | 140 | 53 | 95 E | 2014 | 正常 |
6. NSAS增强系统
NSAS增强系统,全称为NIGERIAN SATELLITE AUGMENTATION SYSTEM。NSAS是尼日利亚的通信卫星NIGCOMSAT-1R转发增强信号实现,也是非洲、中东地区实现的首个SBAS系统,对于非洲、中东地区的增强服务意义重大。
NSAS增强系统目前只有一颗在轨卫星,播发L1和L5频段,覆盖范围如下图:
NSAS增强卫星的卫星状态如下表:
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 播发频点 | 发射时间 | 运行状态 |
NIGCOMSAT 1R | 147 | 42 | 42.5 E | L1&L5 | 2011/12/19 | 正常 |
7. BDSBAS增强系统
BDSBAS增强系统建设按照目前北斗三号导航系统的建设,BDSBAS隶属于北斗三号导航系统的一部分,由北斗三号3颗GEO提供SBAS增强服务,用于提供B1C频点和B2a频点的增强服务,最早的一颗星于2018年11月1日发射。
BDSBAS增强系统目前2颗在轨卫星,播发L1和L5频段,覆盖范围如下图:
BDSBAS增强系统2颗卫星的状态如下表所示:
卫星名称 | PRN | NMEA | 位置 | 播发频点 | 发射时间 | 运行状态 |
GEO-1 | 130 | - | 140 E | L1&L5 | 2018/11/1 | 正常 |
GEO-2 | - | - | - | - | 2020/3/9 | 测试 |
目前很多国家都在积极发展SBAS系统的建设用于提升导航系统的服务性能,SBAS系统的提升的定位性能的提升可以用下表看出:
序号 | 位置精度 | 服务 | 运行状态 |
1 | 100m | GNSS导航服务 | GPS+SA |
2 | 15m | GNSS导航服务 | GPS-SA |
3 | 3~5m | GNSS导航服务 | DGPS |
4 | <3m | GNSS导航服务+SBAS系统 | GPS+SBAS |
如果目前正在规划和建设的SBAS系统都能够建设完成并能够通过相关的测试认证,未来的SBAS系统之间将会实现无缝切换,国际民航、远洋船等将会实现基于SBAS系统的无缝的巡航。
SBAS 即Satellite Based Augmentation Systems (DGNSS/DGPS/WAAS/EGNOS),星基增强系统。
它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。
SBAS 系统主要由四部分组成:地面参考基站,主控站,上传站和地球同步卫星等。
目前全球发展的SBAS系统有:
欧空局接收卫星导航系统(EGNOS),覆盖欧洲大陆;
美国的DGPS(Differential GPS),美国雷声公司的广域增强系统(WAAS FAA),覆盖美洲大陆;
日本的多功能卫星增强系统(MSAS),覆盖亚洲大陆;
印度的GPS辅助型静地轨道增强导航(GAGAN)。
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正信息;
2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据;
3、GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。
SBAS电离层改正信息:
电离层改正信息主要由两条报文组成:
1、Ionospheric Grid Point Mask Message Type 18
2、Ionospheric Delay Corrections Messages Type 26