Расширение ГНСС

Расширение глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) — это метод улучшения характеристик навигационной системы, таких как точность, надежность и доступность, путем интеграции внешней информации в процесс вычислений. Существует множество таких систем, и они обычно называются или описываются в зависимости от того, как датчик GNSS получает внешнюю информацию. Некоторые системы передают дополнительную информацию об источниках ошибок (например, дрейф часов , эфемериды или ионосферная задержка ), другие обеспечивают прямые измерения того, насколько сигнал был отключен в прошлом, а третья группа предоставляет дополнительную информацию о транспортном средстве, которая должна быть интегрирована в процесс расчета.

Спутниковая система дополнений

Спутниковые системы расширения ( SBAS ) поддерживают глобальное или региональное расширение за счет использования дополнительных сообщений спутникового вещания. Используя измерения с наземных станций, создаются корректирующие сообщения, которые отправляются на один или несколько спутников для трансляции конечным пользователям в виде дифференциального сигнала. SBAS иногда является синонимом WADGPS, дифференциальной GPS большой площади . ^{[ 1 ]}

SBAS, которые были реализованы или предложены, включают:

Глобальная система дополнений (WAAS), которой управляет США Федеральное управление гражданской авиации (FAA).
Европейская геостационарная навигационная служба ), управляемая ESSP (от имени ) GSA ЕС ( EGNOS .
Многофункциональная спутниковая система дополнения (MSAS), которой управляет Японское (JCAB) Министерства земли, инфраструктуры и транспорта бюро гражданской авиации Японии .
Спутниковая система «Квази-Зенит» (QZSS), эксплуатируемая Японией, начала свою первоначальную эксплуатацию в ноябре 2018 года. QZSS также работает в режиме, отличном от SBAS, под названием PNT, по сути выступая в качестве дополнительных спутников GNSS.
( Расширенная навигация GEO с поддержкой GPS GAGAN), которой управляет Управление аэропортов Индии . ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}
Система дифференциальных корректировок и мониторинга (СДКМ), эксплуатируемая России , Роскосмосом на базе ГЛОНАСС .
Спутниковая система функционального дополнения BeiDou (BDSBAS), предложенная Китаем на базе BeiDou . ^{[ 4 ]}
Южная сеть расширения позиционирования (SouthPAN), разрабатываемая Австралией и Новой Зеландией, первые услуги ожидаются в 2022 году. ^{[ 5 ]}
Расширение глобальной GPS (WAGE), управляемое Министерством обороны США для использования военными и авторизованными приемниками.
Коммерческая навигационная система StarFire , эксплуатируемая компаниями John Deere и C-Nav Positioning Solutions ( Oceaneering ).
Коммерческая система Starfix DGPS и система OmniSTAR , эксплуатируемые Fugro .
Коммерческая система Atlas GNSS Global L-Band Correction Service , управляемая Hemisphere GNSS .
GPS ·C , сокращение от GPS Correction, был источником дифференциальных GPS-данных для большей части территории Канады, обслуживаемым Канадской системой активного контроля, входящей в состав Управления природных ресурсов Канады , которая сейчас выведена из эксплуатации.
Австралийская SBAS использует геостационарный спутник Inmarsat 4F1, у которого произошел сбой в апреле 2023 года. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Наземная система дополнений

Наземная система функционального дополнения ( GBAS ) обеспечивает дифференциальные поправки GPS (DGPS) и проверку целостности вблизи аэропорта, обеспечивая подходы, например, к взлетно-посадочным полосам, на которых нет ILS . Эталонные приемники в обследованных позициях измеряют отклонения GPS и рассчитывают поправки, излучаемые на частоте 2 Гц посредством широковещательной передачи данных УКВ (VDB) в пределах 23 морских миль (43 км). Один GBAS поддерживает до 48 заходов на посадку и покрывает множество концов взлетно-посадочной полосы , обеспечивая большую гибкость установки, чем ILS с курсовым радиомаяком и антеннами глиссады на каждом конце. GBAS может обеспечить несколько подходов для уменьшения турбулентности следа и повышения устойчивости , поддержания доступности и непрерывности операций. ^{[ 8 ]}

В декабре 2008 года администрация портов Нью-Йорка и Нью-Джерси инвестировала 2,5 миллиона долларов в установку GBAS в аэропорту Ньюарка (EWR), при этом Continental (теперь United ) оборудовала 15 самолетов за 1,1 миллиона долларов, в то время как ФАУ выделило 2,5 миллиона долларов на оценку технологии. Конструкция Honeywell SLS-4000 GBAS была одобрена ФАУ в сентябре 2009 года и до сих пор остается единственной. Он предлагает Cat. 1 с высотой принятия 200 футов (61 м) решения и может быть повышена до высоты 100 футов (30 м) Cat. 2 с мониторингом ионосферных условий в реальном времени через SBAS, а более точный Cat. 3 SLS-5000 ждут совместимые авиалайнеры. Первые установки были одобрены в EWR в 2012 году и в Хьюстоне/IAH в 2013 году. Администрация порта рекомендует использовать GBAS для Нью-Йорка, JFK и LaGuardia (LGA), чтобы уменьшить заторы. Ньюарк и Хьюстон GBAS были повышены до Cat. 2, Сиэтл-Такома , Сан-Франциско SFO , JFK и LGA. затем ожидаются ^{[ 8 ]}

Среди 20 установок Honeywell GBAS по всему миру есть и другие установки в США: испытательный центр Honeywell в округе Джонсон , штат Канзас; Технический центр ФАУ в международном аэропорту Атлантик-Сити , Нью-Джерси; Испытательный центр Boeing в округе Грант , штат Вашингтон; завод B787 в Чарльстоне Интернэшнл , Южная Каролина; и аэропорт округа Анока – Блейн недалеко от Миннеаполиса. В Европе оборудованы аэропорты Бремена , Франкфурта , Малаги и Цюриха . В Азиатско-Тихоокеанском регионе аэропорты с установленными установками находятся в Ченнаи , Куала-Лумпуре , Мельбурне , Сеуле-Гимпхо , Шанхае-Пудонге и Сиднее . Другими местами являются остров Святой Елены в Южной Атлантике, Пунта-Кана в Доминиканской Республике и Рио-де-Жанейро-Галеан . Есть около 100 кат. 1 Установка систем приземления GBAS (GLS) в России по российской технологии. ^{[ 8 ]}

В США GBAS ранее была известна как система локального дополнения, а SBAS с наземной сетью привязки, обеспечивающей поправки GPS, называется WAAS .

В США было больше заходов на посадку WAAS LPV на высоту 200 футов (61 м), чем у Cat. 1 ILS приближается к марту 2018 года. 1 GBAS стоит 3–4 миллиона долларов; и еще 700 000 долларов за Кэт. 2. ^{[ 8 ]}

К весне 2018 года компания Boeing поставила 3500 авиалайнеров с поддержкой GLS, из них 5000 заказаны: GLS Cat. 2/3 является стандартным для самолетов Boeing 747-8, 787 и 777, а GLS Cat. 1 является дополнительным для 737NG/MAX и GLS Cat. 2/3 будут предложены с 2020 года. Airbus предлагает GLS Cat. 1 с автопосадкой на А320, А330, А350 и А380. ^{[ 8 ]}

ФАУ NextGen продвигает GBAS и GLS для увеличения пропускной способности аэропортов и снижения шума и задержек из-за погодных условий. Boeing предпочитает поддержку ФАУ финансированию, в то время как Национальная ассоциация авиадиспетчеров утверждает, что жесткие подходы снизят гибкость управления движением, потеряв пропускную способность и пропускную способность - точку зрения, разделяемую Delta Air Lines . Некоторые члены ИКАО проверяют ^{[ нужны разъяснения ]} GBAS Approach Service Type-D (GAST-D) с поддержкой Cat. 2/3 захода на посадку. ^{[ 8 ]}

К системам GBAS предъявляются более строгие требования по безопасности по сравнению с системами SBAS, поскольку GBAS предназначена в основном для этапа приземления, где точность в реальном времени и контроль целостности сигнала имеют решающее значение, особенно когда погода ухудшается до такой степени, что видимость отсутствует (CAT-I/ II/III), для которых SBAS не предназначен или не подходит. ^{[ 9 ]}

За пределами аэродромов

Национальная дифференциальная система GPS США (NDGPS) представляла собой дополнительную систему для пользователей на суше и на водных путях США. Его заменил ^{[ сомнительно – обсудить ]} Система Global Differential GPS (GDGPS) НАСА, которая поддерживает широкий спектр сетей GNSS, помимо GPS. Одна и та же система GDGPS лежит в основе внедрения WAAS и A-GNSS в США. ^{[ 10 ]}

Наземные станции также могут использоваться для накопления непрерывных данных GNSS-наблюдений с целью последующей коррекции данных до сантиметрового уровня. Двумя примерами систем являются постоянно действующие опорные станции США (CORS) и Международная служба GNSS (IGS). ^{[ 10 ]}

Авиационная система функционального оснащения (АБАС)

Расширение также может принимать форму дополнительной информации от навигационных датчиков, которая используется при вычислении местоположения, или внутренних алгоритмов, улучшающих навигационные характеристики. Во многих случаях дополнительная авионика работает по принципам, отличным от GNSS, и не обязательно подвержена одним и тем же источникам ошибок или помех. Подобная система в ИКАО называется бортовой системой функционального дополнения (ABAS). Наиболее широко используемой формой ABAS является автономный контроль целостности приемника (RAIM), который использует резервные сигналы GPS для обеспечения целостности определения местоположения и обнаружения ошибочных сигналов. ^{[ 11 ]}

Дополнительные датчики могут включать в себя:

эЛОРАН приемники
Автоматизированные небесной навигации системы
Инерциальные навигационные системы
Дальномерное оборудование , часто для определения местоположения используется несколько систем (DME/DME). Также может использоваться с INS (DME/DME/INS).
Простые системы счисления пути (состоящие из гирокомпаса и измерителя расстояния)

См. также

Ссылки

^ Ки, К.; Паркинсон, BW; Аксельрад П., Пенина (лето 1991 г.). «Глобальная дифференциальная GPS» . Журнал Института навигации . 38 (2): 123–146. дои : 10.1002/j.2161-4296.1991.tb01720.x . Проверено 12 января 2023 г.
^ «Система GAGAN сертифицирована для работы по RNP0.1» (пресс-релиз). Индийская организация космических исследований . 3 января 2014 г. Архивировано из оригинала 03 января 2014 г.
^ Радхакришнан, С. Анил (11 января 2014 г.). «Система ГАГАН готова к работе» . Индус .
^ Цзиньпин, Ван, Дун, Ливэнь (16 марта 2020 г.). Ли, Жуй, Ван, Эршэнь, Чэнь , навигация Спутниковая . 1. документа : / . s43020-020-00010-2 10.1186 Номер
^ «Испытание точного позиционирования» . Геонауки Австралии . 05.10.2019 . Проверено 25 апреля 2020 г.
^ «Спутниковая система функционального дополнения для Австралии, 2017 г.» . 8 июля 2020 г.
^ «Фермеры вынуждены сесть за руль, поскольку из-за сбоя спутниковой системы автоуправления отключается» . Новости АВС . 18 апреля 2023 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Билл Кэри (11 сентября 2018 г.). «Расширение GPS в аэропорту, но в США отсутствует система» . Неделя авиации и космических технологий .
^ Лоуренс, Дебора (5 сентября 2011 г.). «Обновление глобальной навигационной спутниковой системы ФАУ, ICG-6» (PDF) . Проверено 23 ноября 2022 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Страница правительства США о системах дополнения GPS
^ ИКАО (2005). Руководство по глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) (PDF) (первое издание).

[1] Ки, К.; Паркинсон, BW; Аксельрад П., Пенина (лето 1991 г.). «Глобальная дифференциальная GPS» . Журнал Института навигации . 38 (2): 123–146. дои : 10.1002/j.2161-4296.1991.tb01720.x . Проверено 12 января 2023 г.

[2] «Система GAGAN сертифицирована для работы по RNP0.1» (пресс-релиз). Индийская организация космических исследований . 3 января 2014 г. Архивировано из оригинала 03 января 2014 г.

[3] Радхакришнан, С. Анил (11 января 2014 г.). «Система ГАГАН готова к работе» . Индус .

[4] Цзиньпин, Ван, Дун, Ливэнь (16 марта 2020 г.). Ли, Жуй, Ван, Эршэнь, Чэнь , навигация Спутниковая . 1. документа : / . s43020-020-00010-2 10.1186 Номер

[:0-5] «Испытание точного позиционирования» . Геонауки Австралии . 05.10.2019 . Проверено 25 апреля 2020 г.

[6] «Спутниковая система функционального дополнения для Австралии, 2017 г.» . 8 июля 2020 г.

[7] «Фермеры вынуждены сесть за руль, поскольку из-за сбоя спутниковой системы автоуправления отключается» . Новости АВС . 18 апреля 2023 г.

[AvWeek11sep2018-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Билл Кэри (11 сентября 2018 г.). «Расширение GPS в аэропорту, но в США отсутствует система» . Неделя авиации и космических технологий .

[9] Лоуренс, Дебора (5 сентября 2011 г.). «Обновление глобальной навигационной спутниковой системы ФАУ, ICG-6» (PDF) . Проверено 23 ноября 2022 г.

[gpsgov-10] Перейти обратно: ^а ^б Страница правительства США о системах дополнения GPS

[11] ИКАО (2005). Руководство по глобальной навигационной спутниковой системе (GNSS) (PDF) (первое издание).

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

v т и Спутниковые навигационные системы
Оперативный	Бэйдоу ДОРИС Галилео ГЛОНАСС GPS/НавСтар ИРНСС / НАВИК
Исторический	БДС / БэйДоу-1 Транзит Время Tsiklon
Расширение ГНСС	ЭГНОС ГАГАН GPS·C (пенсионер) JPALS ПОСЛЕДНИЙ МСАС НТРИП QZSS / Мичибики ЮгПАН Старфайр ВААС СДКМ
Связанные темы	ГНСС-рефлектометрия Фильтр Калмана Глобальная навигационная спутниковая система Соединенного Королевства Вейвлет