肖 伟,刘文祥,徐 博,孙广富

(国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航定位技术工程研究中心,湖南 长沙 410073)

0 引 言

随着全球导航卫星系统(GNSS)星座的增多以及多频技术的发展,使得利用接收机自主完好性监测(RAIM)技术实现垂直导航成为可能[1]。尤其在LPV-200进近阶段,高级接收机自主完好性监测(ARAIM)算法因其垂直导航能力而凸显优势。

支持垂直引导的ARAIM算法是传统支持水平引导单频RAIM的扩展,两者都是基于卫星冗余观测量的一致性比较,剔除故障卫星,从而保证用户完好性性能。但两者的区别也是显著的,ARAIM直接根据飞机具体飞行阶段对导航系统完好性的要求计算保护限值[2],它能支持200英尺高度以下(LPV-200)的垂直引导,而单频RAIM仅支持LNAV引导。即传统RAIM只需检测到200 m的水平面误差,但ARAIM必须保证垂直误差保护级(VPL)不超过35 m的垂直告警门限[3]。此外,LPV-200相应的危险误导信息概率限定级别在10-7/approach以下,而LNAV仅为10-7/h,因此,ARAIM可以大大降低地面监测的要求[4-5]。

ARAIM用户算法最初仅支持单故障条件,此后,关于多卫星故障条件下的ARAIM可用性算法陆续出现[6]。多卫星导航系统的兼容与互操作性,是未来卫星导航应用发展的重要方向,GPS 与其他导航系统组合应用下的多星座ARAIM,成为ARAIM算法性能评估的研究热点。本文将对不同导航星座选择下ARAIM可用性进行仿真比较,分析不同用户测距误差下的算法性能,评估中国区域内基于ARAIM算法的LPV-200服务能力。

1 LPV-200与完好性支持信息设定

美国联邦航空局(FAA)宣布,将在未来15年内,利用卫星导航手段为民航飞机提供全球性的LPV-200服务[7]。……