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完好性监测

/integrity monitoring/
条目作者徐君毅

徐君毅

最后更新 2023-08-04
浏览 189
最后更新 2023-08-04
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利用地面监测网络、用户接收机或星载设备对卫星健康状况进行评估,并及时向用户发出告警信息的技术。

英文名称
integrity monitoring
所属学科
测绘学

完好性是反映系统可靠性的重要指标之一。导致卫星导航系统产生故障的因素很多,完好性监测的主要目的是通过一定的技术手段将异常定位误差控制在一定范围和概率之内。对于航空等对安全可靠性要求很高的用户来说,完好性监测是确保导航结果可靠性的重要保障手段。

全球导航卫星系统(GNSS)完好性监测大致可以从三个方面实现:①建立一个地面监测网络,以专门用于监测全球定位系统(GPS)卫星的健康状况,然后将监测结果以某种形式发送给用户。根据监测范围和服务对象的不同,基于地面监测网络的完好性监测又可以分为广域完好性监测和局域完好性监测。②利用用户接收机对自身收到的卫星观测值进行完好性监测,称为接收机自主完好性监测。监测站通常难以知道用户接收机所遭受的多路径及当地电磁干扰等具体情况,用户接收机可以将各种实际的信息综合起来,监测卫星信号观测值是否出现异常。③利用卫星对其发射的信号进行完好性监测,然后将监测结果发送给用户,称为卫星自主完好性监测。

完好性监测主要用于航空领域。1993年GPS原始运行能力(IOC)的具备以及增强系统的建立,使得GNSS导航的精度、完好性、连续性和可用性都有较大提高,广域增强系统(WAAS)和局域增强系统(LAAS)也被用于在航、终端区和进近阶段的导航。随后,国际民航组织(ICAO)定义了不同飞行阶段对GNSS的性能需求(见表)。

GNSS用于导航的性能要求
阶段精度(95%)完好性连续性可用性
完好性风险告警阈值告警时间
海洋12.4nmi10-7/小时12.4nmi5分钟10-5/hr0.99~0.9999
在航2.0nmi10-7/小时2.0nmi5分钟10-5/hr0.99~0.9999
终端0.4nmi10-7/小时1.0nmi30秒10-5/hr0.99~0.9999
NPA220米10-7/小时0.3nmi10秒10-5/hr0.99~0.9999
APV I

220米(H)20米(V)

2×10-7/进近

0.3nmi(H)50米(V)

10秒8×10-6/15秒0.99~0.9999
APV II16米(H)
8米(V)
2×10-7/进近

40米(H)20米(V)

6秒8×10-6/15秒0.99~0.9999
Cat. I

16米(H)4米(V)

2×10-7/进近

40米(H)10米(V)

6秒8×10-6/15秒0.99~0.9999
Cat. II

6.9米(H)2.0米(V)

10-9/15秒

17.3米(H)5.3米(V)

1~2秒4×10-6/15秒0.99~0.9999
Cat. III6.2米(H)
2.0米(V)
10-9/30秒

15.5米(H)5.3米(V)

1~2秒2×10-6/30秒0.99~0.9999
* nmi表示海里,等于1.852千米。

随着GNSS的广泛应用,航海、铁路等领域均对GNSS的完好性性能有一定的要求,但其完好性需求及相应的完好性监测手段尚在研究阶段。

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