GNSS星基增强系统综述
摘要:自GPS提供全球导航定位服务以来，无论是在经济、政治还是军事、民用
等方面都发挥了重要的作用，基于此，目前许多国家都在论证和建设自己的卫星
导航定位系统，比如，俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo等，中国的北斗卫星
导航定位系统（BeiDou Navigation Satellite System,BDS）也于2012年底正式运行，并到2020年将能够提供全球服务。由各国卫星导航系统所构成的全球卫星导航
系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）广泛应用于位置服务、道路铁路、航空航天、农业、测绘、授时同步等多个领域，特别是在民用航空领域，其优势
更加突出[1]。
在状态空间域差分技术中广域精密定位技术主要以载波观测量为主，可以达
到分米甚至厘米级的定位精度，但其需要解算模糊度参数，因此初始化时间长，
且在卫星机动条件下，其解算的卫星星历及星钟差分改正数精度较低；而广域差
分技术，主要以伪距观测量为主，定位精度只有1-3m，但其模型简单，解算速度快，不需要初始化时间，且能够提供完备性信息，因此在民用航空领域得到了广
泛的应用。
关键词：星基增强、卫星导航、广域差分
1 意义
当前中国民航正在实施民航强国战略，要求加快建设现代空中交通服务系统。到2020年，中国民航运输机队规模将达到4000架，通用航空机队规模将达到5000架，航空器年起降架次将超过1500万，运输总周转量将达到1700亿吨公里以上，旅客运输量将超过7亿人次。中国是一个多地形国家，机场环境差异较大，依靠传统的仪表着陆系统、测距仪等陆基导航设备无法对飞机的安全起降做出充
分的保证，且其设备投资巨大，维护费用较高。当前国际民用航空领域正在从陆
基导航向星基导航（卫星导航系统及其增强系统）过渡。但我国目前在主要航路
和终端、进近仍以陆基导航为主要设备源，因此，基于中国民航运输航空运行需
求和导航技术发展现状，中国民航在其制定的导航技术发展战略的中期（2021年~2030年）将稳步推进从陆基导航向星基导航过渡，并建议开展星基增强系统（Satlellite Based Augmentation System,SBAS）的研究和实验工作。
2 研究现状
2.1 算法研究现状
最早的广域差分系统算法是由斯坦福大学的Parkinson提出，其通过已知精确坐标的监测站对导航卫星的实时监测，将站钟、星钟和星历放在一起进行最小二
乘估计，但这种方法的计算效率较慢；后来Enge P对该算法进行了优化，先将站
钟通过时间传递分离出来，然后再对星历及星钟进行统一解算；1999年斯坦福大
学与美国喷气推进实验室的工作小组对上述方法进一步改进，采用站间单差的方
法消除星钟误差来解算星历误差，再利用解算的星历误差来估计星钟误差[2]，目
前大部分的广域增强系统算法都是采用这种矢量差分的方法。2004年德国地学研
究中心对上述几种算法进行了综合分析，认为上述几种算法是等效的，其实质都
是星历与星钟的统一解算[3]。
国外目前对于GPS广域差分系统的研究较多，而对于BDS广域差分系统的研
究则还没有，国内目前对于GPS广域差分系统的算法的研究基本与国外一致，其