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 навигационная служба (EGNOS), управляемая ESSP (от имени ) GSA ЕС геостационарная .
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 сетью наземных привязок, 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 Cat. 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 аэропорта 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 наблюдений GNSS для достижения 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 смешивается с вычислением 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 3 января 2014 г.
^ Радхакришнан, С. Анил (11 января 2014 г.). «Система ГАГАН готова к работе» . Индус .
^ Ли, Жуй, Ван, Эршен, Фэн, Шаоцзюнь, Ван, Дай, Ливэнь (16 марта 2020 г.) «Достижения в области навигационной спутниковой системы (BDS) и дополнительных технологий спутниковой навигации» 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.
^ Jump up to: ^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.
^ Jump up to: ^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 3 января 2014 г.

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

[4] Ли, Жуй, Ван, Эршен, Фэн, Шаоцзюнь, Ван, Дай, Ливэнь (16 марта 2020 г.) «Достижения в области навигационной спутниковой системы (BDS) и дополнительных технологий спутниковой навигации» 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] Jump up to: ^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] Jump up to: ^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