用于改进大范围差分卫星导航系统完整性的装置

摘要

一种装置和利用所述装置的附属方法提供实现精确的和效能价格合算的卫星定位差分增强系统的效能价格合算的方法。所述混合系统将地面增强系统(GBAS)网络与卫星增强系统(SBAS)结合在一起，这种系统允许将GBAS的高的完整性特征与SBAS系统的十分宽广的覆盖区一起使用，而不需要在单独升级任一个系统时所需的大量的费用。

说明书

发明背景

发明领域

本发明一般涉及卫星定位系统(例如，GPS)，更准确地说，涉及对由差分卫星增强系统发送的信号的测量和监视。

相关技术说明

卫星定位系统用于确定接收机的位置并且一般包括多颗卫星、接收机和一个或多个地面站。每一颗卫星发送包含代码和某些指定信息的信号，这些指定信息对确定接收机的位置有用。

接收机本身与至少四颗卫星的代码同步并且为了执行象三角形测量一样的过程，接收机使用由这些卫星构成的系统中的信息，以便确定它相对于基准点(例如，地心和GPS标准时间)的坐标。接收机并不局限于规定的地点，因而可以表示不同的地点。卫星定位系统的目的是使接收机能够确定自己的位置，不管接收机的位置在哪里。

由接收机确定的位置的精度受给定区域内所有接收机共同的条件的不利影响。包括固定位置的接收机的地面站用于监视卫星发送的信号并确定对发送的卫星信号的校正值。地面站把所有必要的信号校正值通知接收机，以便接收机可以进行更精确的定位计算。所述方案称为差分定位。

由于移动接收机完全依赖于由标准地面站发射的校正值，所以，在移动接收机和卫星进行的卫星测量之间所有不一致的条件都将在移动接收机中产生未检出的差错。保护移动接收站，地面站监视由卫星发送的信号，以便检测卫星中影响移动接收机的的故障。所述检测故障的功能称为提供校正的完整性，地面站将校正的完整性发送给移动接收机。对于GPS，这些故障包括信号功率、代码信号的失真、代码和载波发散、射频干扰、信号加速和错误的星历数据。

由于地面站增大了原始导航卫星信号的精度和完整性，所以地面站系统也称为增强系统。存在两种类型的增强系统：(1)卫星增强系统(SBAS)，它提供大范围(象美国大陆一样)差分定位；以及(2)地面增强系统(GBAS)，它提供较小范围(最多大约200英里)的差分定位。

卫星增强系统(SBAS)

图1和2中示出了用于覆盖大范围的已知SBAS体系结构。在SBAS体系结构10中，接收机14的网络用于收集卫星数据120并且执行从导航卫星20经由卫星到接收机通信路径214的测量110，并确定增强数据132，所述增强数据包括差分校正值、电离层延迟误差和在接收机14位置上的导航卫星信号的精度。

测量数据110通过接收机到主站通信路径232，从接收机14发送给一个或多个主站12。主站12为集中式数据处理站点，它用于确定覆盖区16的SBAS区域范围内的增强110的差分校正值和完整性。处理后的SBAS校正值和完整性数据132通过卫星通信路径212的主站传送到SBAS卫星18。然后，通常起通信转发器作用的SBAS卫星18将校正值和完整性数据132通过卫星到SBAS用户通信路径218，向覆盖区16内的所有用户23广播。所述结构在图2中作了更详细说明。

地面增强系统(GBAS)

根据图3，地面增强系统(GBAS)30包括GBAS接收机32，后者通过卫星到GBAS接收机通信路径240测量卫星20提供的导航卫星数据120。这些接收机32将卫星数据和测距测量结果150发送给GBAS处理器34，后者确定卫星数据的差分校正值和完整性。处理器34将这些校正值和完整性数据152，通过本地发射机36发送给GBAS覆盖区的GBAS用户的接收机38。一般地说，GBAS的覆盖区为30至50英里。这种较小的覆盖范围允许GBAS提供比SBAS高的精度和完整性。

较高精度和完整性使GBAS适合于精密的航空方面的应用。由于精密方面的应用要求严格的完整性，所以，诸如由FAA的规范FAA-E-2937A(“FAA-E-2937A”)中的FAA(被包括在本文中作为参考)确定的当前GBAS包括用于检测卫星信号波形完整性的监视器以及来自卫星的测距完整性。应用这些监视器和其它要求使GBAS的精度、连续性和完整性都比SBAS的大许多。

已知的解决方案

为SBAS覆盖范围内更复杂的操作(如精确方法)作好准备，要求比由当前的SBAS实现方案提供的更高水平的完整性和监视。前面已考虑过有关SBAS的增强的完整性的两种已知解决方案。

第一种解决方案应用附加的SBAS参考接收机14，以便在覆盖区16中提供附加的采样点。从这些附加接收机14得到的测量结果可以求出更详细的差分和电离层校正值。可惜的是，附加接收机14增加了接收机14和通信链路232、234的成本。

第二种解决方案在SBAS接收机14中包括与每个FAA-E-2937A的要求类似的卫星信号监视器。这些监视器通过监视FAA-E-2937A中定义的异常类型，将增加接收机获得的测量结果的完整性。然而，所述解决方案也需要附加成本，以便更新存在于这些新监视器中的许多现有的接收机14。

发明慨述

本发明将GBAS站的资源用来补充SBAS站接收机的测量结果和完整性要求。这是通过本发明在GBAS站和SBAS主站之间严格的通信链路和对相关信息的必要的处理、转换和存储来实现的。本发明还通过经由通信链路在各个GBAS站之间交换数据来改进了GBAS站的功能性。

在其最基本的形式中，GBAS将原始测量结果、校正值、完整性测量结果及完整性监视结果通过所述精确的链路发送给SBAS站。SBAS站可以使用这些数据产生与GBAS系统一样精确的校正值和监视结果，从而，提高了SBAS站的完整性。这种通信功能和主站功能减轻了可以由SBAS接收机引起的对SBAS用户的危险的和迷惑的作用。这样，可以相对于较低水平的认证来开发SBAS接收机或者可能完全取消所述SBAS接收机。

各个GBAS站可以使用从通信链路上其它GBAS站收集的数据来改善所产生的功能性和校正值的完整性，所述功能性和校正值的完整性优于由GBAS系统单独产生的功能性和校正值的完整性。由于GBAS网络能够产生与已知SBAS的实现方案类似的大范围的校正值，因而可以增强功能性，并可以用也能提供本地服务的GBAS系统替换SBAS接收机。可以利用GBAS网络数据、通过使用其它GBAS系统的测量结果监视卫星信号的作用来改善GBAS系统的完整性，所述卫星信号仅仅在长距离(例如，电离层效应)上会发生变化。由于所述效应很难与在GBAS接收机之间的短距离上进行的测量隔离，因此，这些效应对GBAS的监视是一种挑战。应用其它GBAS站在较大距离上的测量结果可以使这些确定更简单，实现更高的完整性。

具体地说，本发明涉及地面增强系统(GBAS)网络，它包括：导航卫星；互连系统通信网络；至少第一GBAS和第二GBAS，每一个GBAS包括：GBAS接收机，它配置成接收来自导航卫星的导航卫星数据并将其转换成GBAS原始增强数据；GBAS处理器，它配置成接收来自GBAS接收机的GBAS原始增强数据并将其格式化为格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；以及GBAS发射机，它配置成将GBAS差分校正值和完整性数据发送给互连系统通信网络；所述第一GBAS的GBAS处理器配置成接收由第二GBAS产生的GBAS差分校正值和完整性数据并且配置成将所述数据包括在其固有的格式化的GBAS差分校正值和完整性数据中。

本发明还涉及组合卫星增强系统(SBAS)-GBAS，它包括：导航卫星；互连系统通信网络；一个或多个GBAS，每一个GBAS包括：GBAS接收机，它配置成接收来自导航卫星的导航卫星数据并将其转换成GBAS原始增强数据；GBAS处理器，它配置成接收来自所述接收机的GBAS原始增强数据并将其格式化为格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；以及GBAS发射机，它配置成将GBAS差分校正值和完整性数据发送给互连系统通信网络；所述组合SBAS-GBAS系统还包括：SBAS，它包括：SBAS卫星，它配置成将SBAS校正值和完整性数据发送给用户；SBAS接收机，它配置成接收来自导航卫星的导航卫星数据并将其转换成SBAS增强数据；SBAS主站，它配置成接收接收机的SBAS增强数据并接收互连系统通信网络的GBAS的差分校正值和完整性数据，并且将包括接收的GBAS差分校正值和完整性数据的处理过的SBAS校正值和完整性数据发送给SBAS卫星。

本发明还涉及组合SBAS-GBAS系统，它包括：导航卫星；互连系统通信网络；一个或多个GBAS，每一个GBAS包括：接收机，它配置成通过卫星到GBAS接收机的通信路径从导航卫星接收导航卫星数据并将导航卫星数据转换成GBAS的原始增强数据；处理器，它配置成通过接收机到处理器通信路径接收GBAS原始增强数据，所述处理器包括：网络输入，它连接到GBAS到互连系统通信网络通信路径，后者配置成接收来自通信网络的格式化的组合系统数据；接收机输入，它连接到GBAS接收机到GBAS处理器的通信路径，后者配置成接收接收机的原始增强数据；增强数据的数据库；本地增强系统(LAAS)消息接收机，它配置成接收网络输入的格式化的组合系统数据，对组合系统数据进行转换并将其存储到增强数据的数据库中；GBAS接收机的增强数据的接收机，它配置成接收接收机输入的原始增强数据，对原始增强数据进行转换并将其存储在增强数据的数据库中；完整性监视器的校验器，它配置成从增强数据的数据库读取数据；接收机状态数据库，它配置成存储接收机的状态数据；LAAS消息格式化器，它配置成接收来自增强数据的数据库、完整性检验器和GBAS接收机状态数据库中至少一个的信息并产生至少一个LAAS消息用于输出；网络输出，它配置成接收LAAS消息格式化器的LAAS消息，并将它们输出给与互连系统通信网络的通信路径连接的GBAS；发射机/用户输出，它配置成接收LAAS消息格式化器的LAAS消息，并将它们输出给本地发射机和用户中的至少一个；所述组合SBAS-GBAS系统还包括：SBAS，它包括：SBAS卫星、接收机、主站，所述SBAS卫星将SBAS校正值和完整性数据发送给从SBAS卫星到SBAS用户通信路径上的用户；所述接收机配置成接收来自导航卫星到SBAS接收机通信路径上的导航卫星的导航卫星数据，并将导航卫星数据转换成SBAS增强数据；所述主站配置成接收来自SBAS的接收机到SBAS主站通信路径上的接收机的SBAS增强数据，所述主站还包括：网络输入、接收机输入、增强数据的数据库、SBAS消息接收机、SBAS接收机的增强数据接收机、SBAS完整性处理器、校正值处理器、输出，所述网络输入连接到SBAS到互连系统通信网络的通信路径，后者配置成接收来自通信网络的格式化的组合系统数据；所述接收机输入连接到SBAS接收机到SBAS主站的通信路径，后者配置成接收来自接收机的SBAS增强数据；所述SBAS LAAS的消息接收机配置成接收网络输入的格式化的组合系统数据，对组合系统数据进行转换，并将它们存储在增强数据的数据库中；所述SBAS接收机的增强数据接收机配置成接收来自接收机输入的SBAS增强数据，对SBAS增强数据进行转换，并将它们存储在增强数据的数据库中；所述SBAS完整性处理器配置成接收存储在增强数据的数据库中的SBAS增强数据，并配置成处理完整性数据；所述校正值处理器配置成接收来自增强数据库的增强数据和完整性数据，产生SBAS校正值和完整性数据；所述输出配置成接收来自校正值处理器的SBAS校正值和完整性数据，并将它们通过与SBAS卫星通信路径连接的SBAS主站输出给SBAS卫星。

本发明还涉及操作连网的GBAS系统的方法，所述方法包括：由第一GBAS接收导航卫星数据；由第一GBAS将导航卫星数据格式化成为格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；将格式化的GBAS差分校正值和完整性数据发送给互连系统通信网络；由第二GBAS从互连系统通信网络接收格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；利用来自第一GBAS的接收到的格式化GBAS差分校正值和完整性数据，由第二GBAS将导航卫星数据格式化成为再格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；将再格式化的GBAS差分校正值和完整性数据发送给互连系统通信网络和GBAS用户中的至少一个。

本发明还涉及将SBAS校正值和完整性数据发送给SBAS卫星的方法，所述方法包括：由GBAS处理器产生包含GBAS原始增强数据的格式化组合系统数据；由SBAS主站从SBAS接收机接收SBAS增强数据并且从通信网络接收格式化组合系统校正值和完整性数据；由SBAS主站利用SBAS增强数据以及GBAS差分校正值和完整性数据对SBAS校正值和完整性数据进行格式化；以及由SBAS主站将SBAS校正值和完整性数据发送给SBAS卫星。

最后，本发明还涉及操作包括GBAS和SBAS的组合SBAS-GBAS系统的方法，所述方法包括：由GBAS接收机和SBAS接收机接收导航卫星数据；由GBAS接收机将来自导航卫星数据的GBAS原始增强数据格式化；由GBAS接收机将GBAS原始增强数据发送给GBAS处理器；由GBAS处理器将GBAS原始增强数据格式化成为格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；将格式化的GBAS差分校正值和完整性数据发送给互连系统通信网络；由SBAS接收机将来自导航卫星数据的SBAS增强数据格式化；由SBAS接收机将SBAS增强数据发送给SBAS主站；由SBAS主站从互连系统通信网络接收格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；由SBAS主站利用SBAS增强数据和GBAS差分校正值和完整性数据，将SBAS校正值和完整性数据格式化；以及由SBAS主站将SBAS校正值和完整性数据发送给SBAS卫星。

附图说明

下面将参照附图更详细地说明本发明，附图中：

图1是说明已知SBAS体系结构的原理图；

图2是说明已知SBAS系统的数据流程图；

图3是说明已知GBAS系统的数据流程图；

图4是说明本发明混合系统的互连原理图；

图5是说明本发明混合系统的数据流程图；

图6是显示本发明GBAS处理器的最佳实施例的数据流程图；以及

图7是显示本发明SBAS处理器的最佳实施例的数据流程图。

本发明的详细说明

图4说明本发明的总体组合GBAS/SBAS 40体系结构的基本体系结构，SBAS 10和GBAS 30被结合到所述基本体系结构中。为了聚集和传播格式化的包含大范围用户(象SBAS系统中那样)的精确和可靠的校正值和完整性数据的组合系统数据170，所述组合是围绕通信网络250和协议构造的，所述协议把在GBAS站30确定的卫星测量结果、校正值和完整性数据120传送给其它系统12、30。这提供了以传统的SBAS体系结构获得更精确和可靠的数据以及以传统的GBAS体系结构获得广阔的覆盖区的好处。

如图4所示，在给定区域中存在许多GBAS 30，它们将卫星校正值和完整性数据提供给GBAS本地覆盖区内的用户。每一个GBAS 30都通过通信网络250连接到其它GBAS 30和SBAS主站12。GBAS站30将消息170格式化，消息170包括：

1.由每一个测距源(ranging source)的GBAS站在包含在GBAS系统中的每一个接收机上产生的原始测量结果；

2.每一个测距源的所述GBAS系统可用的差分校正数据；

3.在每一个参考接收机上，每一个卫星的信号完整性参数的原始测量结果；以及

4.由GBAS执行的对测距源、接收机和GBAS系统本身的完整性监视的结果。

一旦从其它GBAS 30接收到这种信息170，GBAS 30站就获得附加的功能。附加数据170用来计算类似SBAS的大范围上的校正值和监视完整性。GBAS 30也可以将附加数据用于执行监视本地区域的功能，所述功能要求接收机32之间间距较长。这方面的一个例子是确定从卫星传送的错误星历数据引起的效应。接收的附加数据还通过提供附加数据支持本地完整性监视功能，以便隔离测距源和接收机之间所有完整性故障的根本原因。

SBAS主站12可以以类似GBAS 30的方法利用附加数据170。SBAS站12从通过网络250接收的数据170，为其用户产生它的校正值和完整性数据。原始测量结果和校正值用于确定可观察的效应，所述效应是SBAS大范围系统10要求提供给用户的有效数据。这些可观察到的效应的例子有电离层效应和射频干扰(RFI)。SBAS主站12还可以利用原始的完整性测量结果或完整性监视结果确定给定的测距源是否丢失了完整性。

通信网络和协议

用于传送数据的网络250可以包括用作标准工业实际应用的任何标准多址或点对点通信网络。RS-232、IEEE802.3和EIA X.25可以用于当前实施例中的物理通信机制。TCP/IP和PPP可以用作传输机制；利用这些传输机制，可以在TCP/IP和PPP传输协议范围内应用套接字技术(sochet technology)。限定这些协议的规格说明通过引用被结合在本发明中。

在当前实施例中，用于在通信网络250中传送数据170的消息协议可以基于在RTCA DO-246A规范(“DO-246A”)中定义的空间应用数据协议的LAAS(本地增强系统)信号，通过引用(2.3.5、2.3.6和2.3.7节和表1说明的)所述规范被结合在本发明中。先有技术中已知的所有合适的协议可以在每一个通信层应用，然而本发明不限于使用这些明确的列表。

表1 LAAS消息块的格式

  消息块  比特  字节  消息块头  48  6  消息  最多到1696  最多到212 消息块的CRC  32  4

在DO-246A的2.3.6节中定义了消息块的头。所述头包括消息结构、站标识、消息类型和长度域。

所述消息是所述消息类型特有的。

在DO-246A的2.3.7节定义了消息块的CRC。CRC提供了防止通信中断的消息完整性。

在使用LAAS协议的最佳实施例中，至少有6种具体的消息类型在所述网络链路250中传送。从每一个GBAS站通过网络发送这些消息170并且在每一个GBAS站30和主SBAS站10上接收这些消息。

在DO-246A中定义了这些消息类型中的3种(1、2和4)，这些消息类型的3种(48-50)是本发明提供的。虽然由下面说明的结构定义了这些消息，但是应该明白，这些定义本质上仅仅是说明性的，本发明并不局限于这些精细的结构，而可以包括包含类似数据的结构，这些结构可以用类似方法操作。这些消息包括：

1.在DO-246A的2.4.3节中定义的已知的LAAS类型1的消息；LAAS类型1的消息用于传递由每一个测距源发送的差分校正值和这些校正值的完整性参数；

2.在DO-246A的2.4.4节中定义的已知的LAAS类型2的消息；LAAS类型2的消息包括与数据相关的GBAS的信息(例如，GBAS的位置和精度指示器及其它参数)；

3.在DO-246A的2.4.6节中定义的已知的LAAS类型4的消息；LAAS类型4的消息包含关于标识和近于GBAS的可使用状态的信息；

4.表2中说明的新定义的关于原始测量结果消息的LAAS类型48的消息；

5.表3中说明的新定义的关于接收机状态消息的LAAS类型49的消息；以及

6.表4中说明的新定义的完整性监视消息的LAAS类型50的消息。

新定义的原始测量结果消息可以使用LAAS消息类型48(当前在DO-246A中没有定义)来传递GBAS系统上每一个测距源和每一个接收机的原始测量结果参数。如表2说明的，这些参数可以包括伪测距和载波测量结果、卫星定位数据、信噪比等级和其它相关数据。所述消息类型还可以包括按照相关函数和载波同步鉴别产生的原始完整性测量结果(例如，信号质量测量结果)。

表2接收机状态消息应用数据的结构(类型49)

  参数  单位或固定  值  范围  分辨率  字节数  字节编号  同步字符1  2AH  N/A  N/A  1  1  同步字符2  2AH  N/A  N/A  1  2  字节数目(固定  长度；包括字节  4至102)  99D  N/A  N/A  1  3  参考接收机  无  N/A  N/A  1  4  测距源  参见LGR-  28516  0至255  1  1  5  及子类  状态  参见LGR-  28523  及子类  N/A  N/A  3  6-8(LSB  MSB)  窄带接收机功率  db  0-128见  注释3  1÷2⁹  2  9-10  宽带接收机功率  db  0-128见  注释3  1÷2⁹  2  11-12  伪距  米  ±    68435456  见注释3  1÷2⁷  5  13-17(LSB  MSB){4  个最低有效  位填充0}  累计Delta距离  (整数部分)  米  ±2³¹  见注释3  1  4  18-21(LSB  MSB)  累计Delta距离  (小数部分)  米  0至1  见注释3  1÷2¹⁹  3  22-24(LSB  MSB){4  个最低有效  位填充0，  符号位总为  0}  当前的IODE  无  1至255  1  1  25  当前星历CRC  计算  N/A  N/A  2  26-27(LSB  MSB)  卫星X位置(当  前IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  28-32(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星Y位置(当  前IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  33-37(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星Z位置(当  前IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  38-42(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星校正值(当  前IODE)  米  ±2097152  见注释3  1÷2¹⁰  4  43-46(LSB  MSB)  前面#1IODE  无  0-255  1  1  47  前面#1星历CRC  计算  N/A  N/A  2  48-49(LSB  MSB)  卫星X位置(前  面#1IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  50-54(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星Y位置(前  面#1IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  55-59(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星Z位置(前  面#1IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  60-64(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星校正值(前  面#1IODE)  米  ±2097152  见注释3  1÷2¹⁰  4  65-68(LSB  MSB)  前面#2IODE  无  0-255  1  1  69  前面#2星历CRC  计算  N/A  N/A  2  70-71(LSB  MSB)  卫星X位置(前  米  ±  1÷2⁸  5  72-76(LSB  面#2IODE)  67108864  见注释3  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星Y位置(前  面#2IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  77-81(LSB  MSB)  {5个最低  有效位填充  0}  卫星Z位置(前  面#2IODE)  米  ±    67108864  见注释3  1÷2⁸  5  82-86(LSB  MSB){5  个最低有效  位填充0}  卫星校正值(前  面#2IODE)  米  ±2097152  见注释3  1÷2¹⁰  4  89-90(LSB  MSB)  SQM数据：0.025  芯片早期同相  理想的校正  峰值的高度  ±0.125  见注释3  1÷2¹⁴  1.5  91-92最低  有效位＝字  节88，0  位，最高有  效位＝字节  89，3位  SQM数据：0.025  芯片后期同相  理想的校正  峰值的高度  ±0.125  见注释3  1÷2¹⁴  1.5  92-93最低  有效位＝字  节89，4  位，最高有  效位＝字节  90，7位  SQM数据：0.05  芯片后期同相  理想的校正  峰值的高度  ±0.125  见注释3  1÷2¹⁴  1.5  94-95最低  有效位＝字  节91，0  位，最高有  效位＝字节  92，3位  SQM数据：0.075  芯片早期同相  理想的校正  峰值的高度  ±0.125  见注释3  1÷2¹⁴  1.5  95-96最低  有效位＝字  节92，4  位，最高有  效位＝字节  93，7位  SQM数据：0.100  芯片早期同相  理想的校正  峰值的高度  ±0.125  见注释3  1÷2¹⁴  1.5  97-98最低  有效位＝字  节94，0  位，最高有  效位＝字节  95，3位  SQM数据：0.125  芯片后期同相  理想的校正  峰值的高度  ±0.125  见注释3  1÷2¹⁴  1.5  98-99最低  有效位＝字  节95，4  位，最高有  效位＝字节  96，7位  PLL鉴别器累计  度  0-63.75  1÷2²  1  100  CRC-16(字节1  至100)  在T_x计算  N/A  N/A  2  101-102  (LSB MSB)

表注释：

1.参数需要多个字节，”LSB MSB”表示最低有效字节至最高有效字节。

2.术语”X个最低有效位填充0”表示用0填充到X个最低有效位，”X个最高有效位填充0”表示用0填充到X个最高有效位。填充位中没有包含数据—必须在应用最低有效位权重之前将它们移出。

3.实际的最大值为正距离值减去最低有效位权重(lsb)。最低有效位的权重为分辨率。

新定义的接收机状态消息可以使用LAAS的消息类型49(当前在DO-246A中未定义)来传递关于接收机状态的数据。如表3说明的，这些数据可以包括接收机的位置、时钟数据、模式及其它有关数据。

表3接收机状态消息应用数据(类型49)的结构

  参数  单位或固定值  范围  分辨率  字节数  字节编号  同步字符1  2AH  N/A  N/A  1  1  同步字符2  2AH  N/A  N/A  1  2  字节数目(固  定长度；包  括字节4至  92)  89D  N/A  N/A  1  3  参考接收机  16H  N/A  N/A  1  4  GNS接收机模  式  (参见LGR-  28494)  N/A  N/A  1  5(位0、1、  2)  有效的接收  机初始化消  息  (参见LGR-  28495)  N/A  N/A  5(位3)  时间完整性  监视状态  (参见LGR-  35063)  N/A  N/A  5(位4、5)(2  个最高有效  位填充0)  日历/星历比  较阈值  米  0至2¹⁶-1  1  2  6-7  星历一致性  阈值  米  0至2¹⁶-1  1  2  8-9  卫星测量数  目  (参见LGR-  28496)  0至  255(有效  值＝0至  18)  1  1  10  卫星的可视  化和健全  (参见LGR-  28497)  0至255  1  1  11  S/W部分编号 (参见LGR-  28498)  N/A  N/A  14  12-25  (LSB MSB)  兼容性编号 (参见LGR-  28499)  N/A  N/A  7  26-32  (LSB MSB)  备用  保留  N/A  N/A  7  33-39  GPS星期编  号  星期  0至2¹⁶-  1(有效值  ＝0至  5218)  1  2  40-41  (LSB MSB)  GPS测量时间  秒  0至2³¹-  1(有效值  ＝0至  604799.5)  1÷2  4  42-45  (LSB MSB)  接收机的纬  度  度  ±90度(+＝  北)  8.38E-  8度  (180/  2³¹)  4  46-49  (LSB MSB) (最大数据范  围±90)  接收机的经  度  度  ±180度  (+＝东)  见注释3  8.38E-  8度  (180/  2³¹)  4  50-53  (LSB MSB)  接收机的高  度(相对于海  平面)  英尺  ±2¹⁷(+＝向  上)  见注释3  1÷2³  3  54-56(LSB  MSB)(3个  最低有效位  填充0)  GDOP  无单位  0-25.5  0.1  1  57  日历空间运  载工具标识  (SVID)  n/a  0-63  (有效范围  ＝0-32)  N/A  1  58(2个最高  有效位填充  0)  偏心率(E)  无维数  0-(1÷2⁵)  1+2²¹  2  59-60  适应性时间  (toa)  秒  0-2²⁰(有效  范围＝0-  2¹²  1  61  602112)  轨道倾角(δ  i)  半圆  ±(1÷2⁴)  见注释3  1÷2¹⁹  2  62-63  赤经速率  (OMEGADOT)  半圆/秒  ±(1÷2²³)  见注释3  1÷238  2  64-65  空间运载工  具键壮状态  分散(SV键  壮)  n/a  N/A  N/A  1  66  半主轴的平  方根(√A)  米^1/2  0-2¹³  1÷2¹¹  3  67-69  每周过近地  点时刻轨道  平面升交点  的经度(Ω₀)  半圆  ±1  见注释3  1÷2²³  3  70-72  Pengee的幅  角(ω)  半圆  ±1  见注释3  1÷2²³  3  73-75  在参考时间  的平均近点  角(M₀)  半圆  ±1  见注释3  1÷2²³  3  76-78  卫星时钟校  正偏置(a_f0)  秒  ±(1÷2¹⁰)  见注释3  1÷2²⁰  2  79-80(5个  最高有效位  填充0)  卫星时钟校  正速率(a_f1)  秒/秒  ±(1÷2²⁸)  见注释3  1÷2³⁸  2  81-82(5个  最高有效位  填充0)  日历星期数  (WNa)  周  0-255  1  1  83  备用  保留  N/A  N/A  7  84-90  CRC-16(字节  1至90)  在Tx上计算  N/A  N/A  2  91-92  (LSB MSB)

表注释：

1.参数需要多个字节，”LSB MSB”表示最低有效字节至最高有效字节。

2.术语”X个最低有效位填充0”表示用0填充到X个最低有效位，”X个最高有效位填充0”表示用0填充到X个最高有效位。填充位中没有包含数据—必须在应用最低有效位权重之前将它们移出。

3.实际的最大值为正距离值减去最低有效位权重(lsb)。最低有效位的权重为分辨率。

新定义的完整性监视消息可以使用LAAS消息类型50(当前在DO-246A中未定义)来传送由GBAS系统执行的完整性监视检验的状态。这些数据可以包括表4中说明的元素。

表4完整性监视消息(类型50)的结构

  字节  测距源  1  信号Deformormation-有害的波前  2  信号Deformormation-交叉相关  3  信号Deformormation-多路径  4  RFI  5  信噪比等级  6  信噪比交叉相关  7  代码载波  8  加速  校正值  9  伪距峰值  10  滤波器峰值重启动  11  滤波器重启动  12  没有以屏蔽角会聚  13  过多的PRC  14  过多的RRC  15  过大的∑_{pr_pnd}  16  过大的B-值  17  RRC”与非”操作  18  RRC近点角  19  PRC”与非”操作  20  PRC近点角  21  PRC故障IMON警告  22  PRC故障IMON失败  23  PRC近点角IMON警告  24  PRC近点角IMON失败  25  ∑PRC警告  26  ∑PRC失败  27  ∑PRR警告  28  ∑PRR失败  29  30  累积距离增量(Delta range)故障  31  位置数据状态故障  32  位置数据状态警告  33  导航警告  34  导航失败  35  时间完整性故障  36  最小公用故障  37  最小公用警告  37  RR模式改变  38  卫星不在场  39  小于4个卫星的1RR  40  小于4个卫星的所有RR  41  类型1消息故障  导航数据  42  无效奇偶性  43  不好的IODC  44  HOW位18  45  NAV为0  46  不好的预兆性事件  47  星历CRC变化。IODE不变  48  卫星不健壮  49  星历Alm不能比较  50  星历Alm不能比较  51  星历Ephem不能比较  52  星历Ephem不能比较  53  不一致的NAV数据设置  54  星历传送故障  55  星历转换故障  56-59  适应性时间  60-61  16位CRC

每一个字节都由以下部分组成：

  位定义  0  1  2  3  4  5  6  7  故障  恢复  修改  不必考虑

0-不出现

1-出现

在图5中可以看到对组合系统的更详细的说明。正如在组合系统中能够看到的，GBAS处理器34以LAAS格式化消息类型的形式，将格式化的组合系统的数据170经由互连系统通信网络250发送给SBAS主站12。然后，由SBAS校正处理24对所述信息进行处理，SBAS的校正值和完整性数据132经由SBAS主站到SBAS卫星的通信路径212发送给SBAS卫星18。

GBAS的结构和功能

图6说明了本发明的GBAS结构，在所述结构中，GBAS处理器34具有来自通信网络250的网络输入56，用于经由通信路径270接收格式化的组合数据170(例如，上述LAAS格式化消息类型)。网络输入56将数据170提供给LAAS消息接收机64，后者将接收到的消息数据进行转换，并把结果存储在增强数据的数据库52中。LAAS消息接收机64

处理器34还具有接收机的输入58，用于经由通信路径242接收来自GBAS接收机32的原始增强数据150。GBAS接收机的消息接收机66将接收到的数据150进行转换，并将每一个接收机的数据发送给GBAS增强功能52。GBAS接收机的消息接收机66可以包括执行这种转换和保存操作的硬件和/或软件。所述消息接收机的功能产生LAAS类型48和类型49的信息，并将所述信息发送给生成这些消息的LAAS消息格式化器62。

在最佳实施例中，LAAS消息的格式化器62使用GBAS增强功能52的数据、GBAS完整性功能68的数据以及GBAS接收机的消息接收机构成LAAS类型1、2、4、48、49和50的消息。然后，LAAS消息格式化器62能够使用处理器的网络输出60和通信路径244，将这些格式化的消息170输出给通信网络250。LAAS消息格式化器62能够使用与局部区域的格式化器36连接的用户输出59和与用户38连接的通信路径244，将格式化的GBAS数据152输出给用户38。

本发明的GBAS具有两个基本功能：(1)输出与上述LAAS协议一致的消息，和(2)使用接收的输入增强当前的计算。

空间上LAAS信号的实际的LAAS格式化的类型1、2和4的消息的产生是众所周知的并且被限定在根据DO-256A和DO-245的链路协议中。附加类型48和类型49的消息是从在GBAS的每一个接收机32处确定的原始增强(可观察和配置)数据150产生的。类型50的信息包括对测距源信号120执行的完整性监视68的结果，所述测距源信号120是由GBAS系统从导航卫星20接收的。

网络上的每一个GBAS 30还通过网络从其它GBAS 30中的每一个接收同一组消息(类型1、2、4和48-50)。所述信息用于：(1)监视长基线；以及(2)利用大范围的完整性产生校正值。

移动接收机的性能随GBAS和移动接收机之间的距离(基线)的增加而下降。为了保护移动用户的完整性，GBAS监视在长距离上变化的现象。这些现象包括电离层效应、RFI干扰及导航卫星的星历误差。以彼此紧密靠近的形式设置GBAS接收机。由于在短距离的间距上可观察到的效应很小，这种靠近使得这些长基线现象的影响很难观察和监视。通过经由通信网络(使用类型48和49消息)利用来自其它GBAS的接收机测量数据，可以把基线扩展到GBAS系统之间的距离上，从而，长基线现象的影响就更加容易观察到，并能够用更简单和更健全的方法进行监视。

通过使用其它GBAS站的数据建立的长基线允许GBAS产生大范围内的完整性校正值。GBAS站将从接收的类型1和2的消息产生这些校正值。可以在GBAS本地发射机上发送所述结果校正值。在大区域上互连的GBAS系统的校正值将在没有卫星链路的情况下产生与SBAS类似的功能。

SBAS的结构和功能

图7示出本发明的SBAS结构。SBAS 10利用SBAS网络消息接收机84通过通信网络270接收来自GBAS系统30的LAAS消息(类型1、2、48、49和50)。将接收的消息解码并且将数据传送给SBAS增强功能24和SBAS完整性功能22。SBAS的增强功能将来自网络的数据与通过SBAS接收机的通信输入232从SBAS接收机110接收的数据组合在一起，以便生成比原始SBAS系统更高精度的校正值。SBAS的精度依赖于测量的次数和测量的地理分散。利用通过网络从GBAS系统接收的数据可以增大这两个因数。

SBAS完整性监视功能22还可以将测量结果(类型48、类型49)和/或校正值(类型1、类型2)用作监视校正值完整性的机制，所述校正值的完整性是由SBAS增强功能24根据SBAS接收机获得的测量结构产生的。利用本发明的GBAS网络数据170来补充SBAS完整性具有特殊的优点。当存在围绕SBAS接收机的地理上分散的GBAS时，向SBAS的完整性功能提供附加的和不同的测量结果集，而不必增加更多的SBAS接收机。利用这种测量结果的附加系统，能够在SBAS的覆盖区的大范围内构造(使用类型48和49消息或类型1和2消息)校正值，然后与SBAS增强功能22产生的校正值进行比较。此外，由于GBAS用于要求更严格的精密途径应用，因此，GBAS系统具有比SBAS系统更高级的完整性。使用具有更高完整性的GBAS测量结果，由于用于检验完整性的数据具有比单独利用SBAS可能得到的更高的完整性，因此，本发明的SBAS实现了提高SBAS校正值132的完整性的优点。

附图中说明的最佳实施例和上述专用语言都说明了本发明的目的。使用所述专用语言并不是要限制本发明的范围，本发明可以构造包括本专业普通技术人员通常能想到的所有实施例。

可以在功能模块部件和各种处理步骤方面来描述本发明。可以用任意数目的硬件和/或配置成执行具体功能的软件来实现这样的功能模块。例如，本发明可以使用各种组合电路或光学部件(例如，存储元件、处理元件、逻辑元件、对照表等)，这些电路和部件在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下可以实现各种功能。类似地，在使用软件编程或软件元件来实现本发明的各种元件的情况下，可以利用任何可编程或描述性语言(例如，C、C++、java、汇编等)，利用借助于任何数据结构、对象、过程、例程或其它可编程元件的组合实现的各种算法来实现本发明。而且，本发明可以将任意数目的传统技术用于电子配置、信号处理和/或控制、数据处理等。

这里示出和说明的具体实现方案是本发明的说明性例子，而不是用来以任何方式限制本发明的范围。为了简便起见，系统的通用电子、控制系统、软件开发和其它功能方面(以及系统的各个操作部件)不作详细说明。而且，给出的各图中显示的连线或连接器是表示说明性的功能关系和/或各个元件之间的物理或逻辑连接。应当指出，许多选择性的或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接都可以在实际系统中给出。而且，除非所述元件专门说明为”基本的”或”关键的”，否则没有项目或部件对本发明的实际是基本的。对于在本专业的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行许多修改和变化。

参考符号表

  1-99物理硬件、数据库、功能块  10  SBAS(卫星增强系统)  12  SBAS主站  14  SBAS接收机  16  SBAS覆盖区  18  SBAS卫星  20  导航卫星  22  SBAS主站完整性监视处理器  23  SBAS用户  24  SBAS主站校正值处理器  30  GBAS(地面增强系统)  32  GBAS接收机  33  向GBAS接收机的GBAS发送  34  GBAS处理器  36  GBAS本地发射机  37  向GBAS用户的GBAS发送  38  GBAS用户  40  组合SBAS/GBAS  52  GBAS增强数据的数据库  54  GBAS接收机状态数据的数据库  56  GBAS处理器的网络输入  58  GBAS处理器的接收机输入  59  GBAS处理器的发射机/用户输出  60  GBAS处理器的网络输出  62  GBAS LAAS消息格式化器  64  GBAS LAAS消息接收机  66  GBAS接收机的增强数据接收机  68  GBAS完整性监视检验  72  SBAS增强数据的数据库  74  SBAS主站网络输入  76  SBAS主站接收机输入  78  SBAS主站输出  84  SBAS LAAS消息接收机  86  SBAS接收机的增强数据接收机  100-199数据/协议  110  SBAS增强数据(差分校正值、电离层延迟误差、导航卫星信  号的精度等)  112  处理后的增强数据  120  导航卫星数据，包括测量数据  132  SBAS校正值和完整性数据  150  GBAS的原始增强数据  152  格式化的GBAS差分校正值和完整性数据；给用户的LAAS格  式化消息  170  格式化的组合系统数据；给组合通信网络的LAAS格式化消  息，类型1、2、4和48-50  200-299通信路径/网络  200  组合装置通信网络  212  SBAS主站到SBAS卫星的的通信路径  214  导航卫星到SBAS接收机的通信路径  218  SBAS卫星到SBAS用户的通信路径  223  导航卫星到SBAS用户的通信路径  232  SBAS接收机到SBAS主站的通信路径  234  SBAS接收机到SBAS接收机中继的通信路径  240  导航卫星到GBAS接收机的通信路径  242  GBAS接收机到GBAS处理器的通信路径  244  GBAS本地发射机到GBAS用户的通信路径  250  互连系统通信网络  260  SBAS到互连系统通信网络的通信路径  270  GBAS到互连系统通信网络的通信路径