SBAS飞行测试关键技术研究

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星基增强系统(Satellite Based Augmentation System,SBAS)是核心星座系统增强系统的重要组成部分,是满足民航等高生命安全需求用户要求的重要导航设施。将SBAS应用于民航领域可以提供精度更高、更安全的导航服务,但同时其应用也必须要满足相关标准的要求。国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)在其颁布的《无线电导航设备测试手册》中对SBAS飞行测试参数做出了规定,航空无线电技术委员会(Radio Technical Commission for Aeronautics,RTCA)在其颁布的《GPS/SBAS机载设备最低运行性能标准》中对飞行测试下不同飞行航段的定位精度、完好性指标做出了规定。本文以标准文件为依据,研究SBAS飞行测试关键技术和仿真SBAS飞行测试的方法和流程,主要工作如下:首先,在对各国SBAS发展情况及系统整体结构介绍的基础上,阐述了系统工作原理;在介绍SBAS主要电文类型及电文内容的基础上,以广域增强系统(Wide Area Augmentation System,WAAS)的电文26为例使用MATLAB进行了解析及参数提取;在分析不同误差源算法的基础上,以WAAS电文为例对各误差进行了修正分析。其次,依据SBAS飞行测试标准要求,给出了飞行测试仿真方案,将测试分成了航路和进近两个阶段来进行,通过轨迹设计和误差环境仿真构建了飞行测试环境。对飞行测试涉及到的坐标系转换和大圆航线算法进行了推导;对美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)发布的进近程序设计实例图中下降剖面图部分进行了说明。在上述基础上对飞行测试环境进行了仿真。然后,对影响定位性能的指标进行了说明及仿真,包括测试时段内可见星个数、持续时长及精度衰减因子(Dilution of Precision,DOP)。在所设定飞行测试环境下,分别按照精度和完好性测试方法以及推导出的定位误差和保护级的计算公式,对航路阶段和进近阶段加速、匀速、减速等不同运动状态下的精度和完好性参数进行了仿真,进而分析出精度、完好性所能满足的服务等级。最后,设计出基于MATLAB的SBAS飞行测试仿真软件,对系统每个模块的作用进行了详细的介绍,并通过实例展现了软件的运行效果。
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