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完好性监测的措施与手段

AAIM实现完好性监测又有许多途径，如采用GPS/ 惯性导航、GPS/多普勒导航雷达、GPS/高度表、 GPS/VOR－DME和GPS/罗兰－C等组合，可得到 比单独使用这类设备更高的导航定位精度，并以这 些设备输出的数据为基准去判别GPS系统的完好性。
完好性监测的措施与手段
对GPS用作航空辅助导航系统时的性能要求。
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完好性监测的措施及实现
由表中可以看出，在所有飞行阶段，GPS的水平定位精度无论在有SA（为 100m，2drms），还是取消SA后（为20m，2drms），均能满足表中所规 定的要求。
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完好性监测的措施及实现
但是，GPS系统却无法满足上表所规定的完好性要 求。虽然在GPS卫星本身发出的导航电文中已向用 户提供了完好性信息，但有些故障或漂移要经过几
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完好性监测的具体实现

在接收机内，仅依靠接收机自身获取的定位 信号进行监控的方法，称为RAIM技术，它是 在航空型GPS接收机内部通过软件和一定的 算法实现的，成本低，适用于全球所有地区 及空域。RAIM技术的基本原则是增加多余的 观察星，它利用GPS系统的冗余信息，对 GPS的多个导航解进行一致性检验，从而达 到完好性监测的目的。
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卫星导航中的完好性监测

通过建立地面增强完好性监测（GAIM）系 统，实时监测卫星系统的完好性，提高卫星 信号精度，才能使每一个卫星导航应用部门
获得可靠的安全保障。
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完好性监测的措施及实现

无论GPS作为辅助导航系统还是作为主用导 航系统，都必须满足一定的精度和完好性要 求。下表给出了美国航空无线电技术委员会
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完好性监测的措施与手段
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
外部方法需要在地面建站，或利用同步卫星 的设备加以实现，并且要建立数据通信链路， 系统较复杂，需要一定的资金和技术投入。 但该方法不需要冗余卫星信号，就能实现对 每颗卫星的实时监测、正确识别故障卫星， 因此具有较高的可靠性和可信度。
完好性监测的措施与手段

外部方法的典型应用为美国的WAAS，其目 标是在大的范围内（比如整个美国本土）同 时提高定位精度（通过差分技术）、可用性 （通过附加测距信号源）、完好性（即提供 及时报警能力）和连续性，最终达到使GPS 能够用于所有飞行阶段直至Ⅰ类精密进近的 主用甚至唯一空中导航系统的要求。
个小时才能发现，对高速、高动态飞机的飞行安全
势必造成威胁。因此，GPS系统在航路、终端区和
非精密进近时作辅助导航系统，必须进行必要的完
好性增强。
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完好性监测的措施与手段
卫星导航系统完好性监测系统的核心，是将该系统 监测到的卫星完好性信息通过通信链路送到飞机上 进行显示，使驾驶员能做出判断；或直接送到机载

内部监视方法是指不需要外部设备提供信息，仅通 过飞行器内部设备的监测和分析，就可以提取出卫 星系统的完好性信息，进行卫星故障的检测和排除。
内部监测方法的机理是利用卫星信号接收机内部的 冗余信号，或其它的导航辅助信息来实现监测的， 它又包括接收机自主完好性监测（RAIM）、机载 自主完好性监测（AAIM）两个分支。
《现代空中交通管理》
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卫星导航中的完好性监测
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卫星导航中的完好性监测

航空特别是民用航空对安全性要求极高的部门，用于航空的 导航系统必须满足精确性、完好性、连续性和可用性的要求。 建设完好性监测系统的主要根据是：


（1）当前的GPS和GLONASS系统完好性不足，即使建立了包括欧 洲“伽利略”卫星系统在内的GNSS－2系统，“失效”卫星造成大 的定位偏差的情况还是不可避免的，因此完好性监测是一个长期的 任务。 （2）在某一时刻的某一区域，用户接收机自身还无法实时地计算出 用户的实际位置及卫星的完好性信息。 （3）GPS和GLONASS都是为军事目的建立起来的，在使用它们进 行导航时，对其运行状况必须时刻密切关注，才能保证对它们的正 确利用。
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完好性监测的措施与手段

外部监视方法是在地面或太空的地球同步卫星上设置完好性 监测站或站组，通过在站中建立高精度的时间和空间基准， 对空间相关的误差（大气中的传播延时误差）和空间不相关 的误差（卫星的星历误差、星钟误差）进行分离解算，复制 完善性信息（如卫星数据中的健康字符等），最后向其覆盖 的用户播发。其中一种方法是GPS系统完好性通道（GIC） 检测，或称为GAIM系统，另一种方法是星基完好性监测， 它们分别通过地基通信和卫星通信将卫星的完好性信息发送 给用户。
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完好性监测的具体实现

按照GPS 24颗卫星的星座布局，将为全球提 供 99.99%以上的5颗GPS卫星的覆盖。当机 载GPS接收机视界内有5颗卫星时，由于只 需4颗便能产生飞机的三维位置、速度和时 间信息，那么可以用这5 颗卫星构成5个组合， 每个组合包括4颗卫星，并分别求出相应的 位置解。

内部监视方法由于不需要附加外部设备的支持，因 此花费较低，容易实现。目前，已研究出多种GPS 接收机自主完善性监测算法，例如二乘残差和监视 法、最大间隔监视法、校验空间错误检测排除算法 （FDE）和错误检测隔离算法（FDI）等。但内部 监视方法要求同时收到一定数量的卫星信号，利用 接收机的冗余数据进行卫星故障的检测和排除；而 且由于自身设备的原因，对GPS的“小误差”失效 不敏感，其应用尤其对高动态用户的应用受到限制。
的卫星信号接收机中，使接收机能够根据卫星完好
性的数据，自动修订接收机的定位计算，保证卫星
的完好性满足民航飞机航路和进近的飞行要求。
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完好性监测的措施与手段
目前，已有多种增强GPS系统完好性的方法 和途径。从完好性增强的手段上来分，可分 为内部监测方法和外部监测方法两大类。
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完好性监测的措施与手段
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完好性监测的具体实现

为保证GPS系统满足民用航空导航系统的要 求，各国研究了多种增强GPS系统完好性的 方法和技术途径。从航路至非精密进近阶段， 增强GPS系统完好性的方法通常包括RAIM、 GAIM、GPS/惯导组合以及WAAS系统，其 中WAAS可达到Ⅰ类精密进近的要求。下面 分别介绍它们的具体实现。