什么是SBAS,WAAS,EGNOS,MSAS     DATE: 2017-05-17 08:47

SBAS 即Space Based Augmentation System,是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统。

目前全球发展的SBAS系统有:

欧空局接收卫星导航系统(EGNOS),欧洲大陆
美国雷声公司的广域增强系统(WAAS),美洲大陆
日本的多功能卫星增强系统(MSAS),亚洲大陆
三者具有完全兼容的互操作性。
其特点是:
1、通过地球静止卫星(GEO)发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息;
2、通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据;
3、GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。

SBAS,WAAS,EGNOS,MSAS全球覆盖图

WAAS 这个名词、全名为 Wide Area Augmentation System,即广域增强系统。WAAS是美国联邦航空局(FAA)及美国交通部为提升飞行精确度而发展出来的,因为目前单独使用 GPS 并无法达到联邦航空局针对精确飞行导航所设定的要求。WAAS 包含了约25个地面参考站台,位置散布于美国境内,负责监控 GPS 卫星的资料。其中两个分别位于美国东西岸的主站台搜集其它站台传来的资料,并据此计算出 GPS 卫星的轨道偏移量、电子钟误差,以及由大气层及电离层所造成的讯息延迟时间,汇整后经由两颗位在赤道上空之同步卫星的其中之一传播出去。此 WAAS 讯号的发送频率与 GPS 讯号的频率相同,因此任何具备 WAAS 功能的 GPS 机台都可接收此讯号,并藉此修正定位信息。WAAS 可以校正由电离层干扰、时序控制不正确以及卫星轨道错误等因素所造成的 GPS 讯号误差,也能提供各卫星是否正常运转之信息。虽然 WAAS 目前尚未正式通过美国航空局的飞行使用认证,但此系统已开放给一般民众使用,例如从事航海或其它休闲活动的人们。

WAAS提供校正GPS讯号的功能,让您得到更精确的定位。到底能提升多少精确度呢?官方给出的数据是,可以平均提升最多五倍的精确度!目前无WAAS功能的普通GPS接收机的正常精确度是15米,而一台具备WAAS功能的GPS接收机能在95%的情况下提供您误差小于三公尺的精准定位,而且您不必为了使用WAAS功能而支付任何使用费。
美国的WAAS这么强,欧洲人也没有闲着,欧洲正在一步步的部署计划中的“欧洲全球导航卫星系统”即GNSS。提到GNSS,就涉及到两个方面:一是美国的GPS体系;另一个就是俄罗斯的GLONASS体系。

导航卫星系统除美国的GPS卫星系统外,能与其比拟的就是俄罗斯的GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系统),即GLONASS卫星系统,也是24颗卫星组成的系统,由于经费困难,缺乏维护和补充,目前可能有19颗可用,但随着俄罗斯经济的复苏和军事上的需要,将会得到完善和健全。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。所以欧洲开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的WAAS类似,包括相应的地面设施和空间卫星,以提高GPS和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。欧洲GNSS的目标是分二步走,GNSS-1和GNSS-2,首先发展一个民间GNSS-1,其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强,即利用静止卫星,面向欧洲范围内的导航提供服务,即European Geostationary Navigation Overlay Service (欧洲静地星导航重叠服务),这就是我们上文提到的EGNOS。然后再进一步建成GNSS-2,也就是通常说的"伽利略"计划,从区域性渐进地扩展成全球系统。

和WAAS一样,EGNOS通过利用静止卫星,达到了一个很高的定位精度,而且由于是开放式系统,使用EGNOS功能同样不用支付任何的使用费。那这么好的功能,美国的,欧洲的,到了中国能用吗?目前,WAAS 卫星讯号的适用范围只有北美洲。在其他地方并无任何地面参考站台,所以这些地区的 GPS 使用者就算能接收到 WAAS 讯号,也会因为讯号没经过适当的校正而无法提升其机台的精确度。即使在美国,由于卫星位于赤道上空的缘故,若所在位置之南方地平线有树林或山脉阻挡,也会不容易收到 WAAS 讯号。而EGNOS的地面设施和静止卫星也没有覆盖到亚、非、南美和远东等地区。所以,中国国内还无法使用WAAS/EGNOS的精确定位服务。
虽然目前中国的 GPS 使用者暂时无法享受到 WAAS 带来的好处。但目前已有许多国家正在发展类似的卫星校正系统,例如日本的 Multi-Functional Satellite Augmentation System(MSAS)系统。 基于多功能的卫星增强系统(MSAS)是由日本气象局和日本交通部组织实施的基于2颗多功能卫星(MTSAT)的GPS星基增强系统,类似于美国的广域差分增强系统(WAAS)。该系统从1996年开始实施,主要目的是为日本飞行区的飞机提供全程通信和导航服务。系统覆盖范围为日本所有飞行服务区,也可为亚太地区的机动用户播发气象数据信息。

MTSAT卫星是一种地球静止同步卫星(GEOs),定点位置分别在东经140度和145度编号129 、137。采用Ku波段和L波段两个频点。其中,Ku波段频率主要用来播发高速的通信信息和气象数据。L波段频率与GPS的L1频率相同,主要用于导航服务。

MSAS于2007年9月完成了地面系统与2颗MTSAT卫星的集成、卫星覆盖区测试以及MTSAT卫星位置的安全评估和操作评估测试(包括卫星信号功率测试、动静态定位测试和主控站备份切换测试等)。测试结果表明,MSAS能够很好地提高日本偏远岛屿机场的导航服务性能,满足国际民航组织(ICAO)对非精密进近阶段(NPA)和I类垂直引导进近(APV-I)阶段的水平位置误差(HPE),垂直位置误差(VPE)以及相应的报警限值(HLA和VLA)的规定,具备了试运行能力。

经实际测试,在西安以西信号就比较弱了。在兰州也能收到。在乌鲁木齐的空旷地方也能收到,时有时无,非常微弱。在阿拉山口地区测试没有收到。
低纬度地区应该会好些!
值得提示的是,在信号不稳定的地方,在收到差分信号,或信号失锁时,精度会有较大的波动。