基于北斗导航系统的三轮式地面参考站技术方案

本发明专利技术公开了一种基于北斗导航系统的三轮式地面参考站，所述三轮式地面参考站包括二十个地面参考接收机，b11、b12、b13、b14四个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆A的45°、135°、225°、315°对应的圆周上；b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b21八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆B的东南西北左右各偏22.5°对应的圆周上；b33、b35、b37、b31、b36、b38、b34、b32八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆C的东西南北及左右各偏45°对应的圆周上。本发明专利技术将内插法与三轮式参考站布局设计方案相结合，能有效地提高提高机场空域利用率，进近等级和进近效率。

【技术实现步骤摘要】
基于北斗导航系统的三轮式地面参考站
本专利技术属于卫星导航
，涉及一种基于北斗导航系统的三轮式地面参考站。
技术介绍
随着国民经济的发展，民用航空领域取得了长足的进展。我国航空运输发展迅速，民航机队日益庞大，空中运输业务日益繁忙。随着市场深化改革循序渐进，使得在空中交通运输、通用航空、航线设计、法律法规等方面也实现了持续性快速发展。但是航路的日益繁忙也引发了诸多问题，比如空中交通管制效率不足，导致航班大量延误，造成巨额损失；仪表着陆系统（ILS）不能满足日益增长需求，同时ILS信号作用范围有限并且受周围地貌影响比较严重，ILS设备需要合理布置并且达到一定数量才能满足需要的导航性能。在飞行的不同阶段，起飞、爬升、巡航、进近着陆以及复飞阶段都需要使用ILS设施，大量的导航设施的前期投入和后期维护使得仪表着陆系统成本较高。GNSS系统被广泛应用于航海、航空、测绘、军事等方面，提供定位、测速以及授时服务（PVT）。在民用航空领域，为满足日益增长的航空需求，希望将航行新技术PBN应用于飞行的各个阶段，PBN技术主要由GNSS系统、机载用户和地面设备构成，利用机载子系统性能进行基于性能的导航的新技术，要求机载设备具有监视和告警能力。其中使用GBAS系统用于飞机采用GLS方式进近和着陆阶。PBN技术基于机载设备性能利用GNSS系统以及地面增强设备通过GLS方式进行进近与着陆，以此来取代仪表着陆系统，从而实现对航路的优化和提升机载监视与告警性能。2009年，霍尼韦尔公司推出的地基增强系统率先获得局方认可，符合RTCA标准要求。其中SLS-4000型GBAS系统可以在有效范围内提供I类精密进近。2010年，美国联邦航空管理局（FAA）完成了CATIII类GBAS地面子系统与机载子系统。日本电子导航研究所进行了CATI地基增强系统研发，日本民航局将采用地基增强系统提供CATII/III精密进近与着陆。澳洲航空公司，波音737-800型、A380型飞机安装了SLS-3000型GBAS系统，已经进行了数千次GLS进近，地基增强系统性能卓越。2010年美国标准协会对进行SLS-3000升级，在澳大利亚布利斯旺安装具有RNP能力的SLS-4000型GBAS系统，在澳大利亚墨尔本安装CAT-III类GBAS。国内20所、北航等单位承担“终端区LAAS系统研究”课题，对基于GPS的地基增强系统（GBAS）技术进行了深入研究。依托于此，2013年20所与华北空管局签署GBAS合作协议，标志着国内GBAS系统在民航方面开始应用。2014年，GBAS系统在天津机滨海国际场进行试用。20所与民航数据公司联合研制了地基增强系统原型，并在林芝机场建立GBAS试验平台，在多个机场进行了多次CATI进近和着陆测试，掌握了基于GPS的GBAS技术。
技术实现思路
针对大型繁忙机场，本专利技术基于BD的GBAS参考站布局设计，提供了一种基于北斗导航系统的三轮式地面参考站。本专利技术将内插法与三轮式参考站布局设计方案相结合，能有效地提高提高机场空域利用率，进近等级和进近效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于北斗导航系统的三轮式地面参考站，包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b31、b32、b33、b34、b35、b36、b37、b38二十个地面参考接收机；所述b11、b12、b13、b14四个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆A的45°、135°、225°、315°对应的圆周上；所述b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b21八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆B的东南西北左右各偏22.5°对应的圆周上；所述b33、b35、b37、b31、b36、b38、b34、b32八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆C的东西南北及左右各偏45°对应的圆周上；所述圆A内包含有飞机跑道；所述圆A、圆B、圆C为同心圆，且RA<RB<RC。一种利用上述地面参考站进行进近的方法，包括如下步骤：步骤一、将跑道置于圆A内；步骤二、将b11、b12、b13、b14四个参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆A的45°、135°、225°、315°处；步骤三、将b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b21八个参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆B的东南西北左右各偏22.5°处；步骤四、将b33、b35、b37、b31、b36、b38、b34、b32八个参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆C的东西南北及左右各偏45°的八个位置处；步骤五、在进近时，飞机根据自身所处的位置对中心处理站广播的各个参考接收机数据信息进行自主选择，并利用所选取的参考接收机的配置参数和观测信息，利用线性组合内插算法，进行差分校正量计算，并进行差分定位。对于大型繁忙机场，航空运输具有较大的吞吐量。本专利技术在进行基于BD的GBAS系统设计时，将GBAS作用范围扩大到30到40公里的作用范围。其原理是：参考站接收机对可见卫星进行观测，中心处理站对各个参考站观测数据（包含卫星ECEF坐标，伪距，方位角，仰角等数据）结合参考站自身数据（包含LLA坐标和ECEF坐标）进行差分处理，得到伪距校正量。经过平均得到差分修正量。通过甚高频（VHF）设备将差分修正量、差分修正量方差、B值等参数发送给用户，进行下一步计算GBAS作用范围20km。对于大型繁忙机场，可提高机场空域利用率和进近效率。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术针对大型繁忙机场，提出了一种基于线性组合内插法的参考站布局方法。该方法不仅将GBAS作用范围扩到更快的范围，并且在飞机进近过程中跟机载位置动态的选择合适的基准站进行增强，使得校正值的计算更加合理，更加准确。附图说明图1为本专利技术基于线性组合内插法的参考站布局以及动态选取的设计方案。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。图1包含3条南北走向跑道，最长跑道长达3799m宽度60米，本专利技术提供的基于BD的GBAS地面参考站布局设计方法将三条跑道置于半径为5km的圆内。第一轮4个参考接收机布置在该圆的45°、135°、225°、315°处。第二轮8个参考接收机布置在半径为20km圆的东南西北左右各偏22.5°处。第三轮8个参考接收机布置在半径为40km圆的东西南北及左右各偏45°的8个位置处。三轮式地面参考站布局不仅有助于提高差分校正量的精度，也扩大了GBAS的作用范围，整体上有助于提高进近等级、机场空域利用率和进近效率。如图1所示，当飞机飞行至A点（在40公里之外）处，可以使用SBAS信号进行增强，飞机进入40公里范围内（如B点）时，可以使用GBAS信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗导航系统的三轮式地面参考站，其特征在于所述三轮式地面参考站包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b31、b32、b33、b34、b35、b36、b37、b38二十个地面参考接收机；/n所述b11、b12、b13、b14四个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆A的45°、135°、225°、315°对应的圆周上；/n所述b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b21八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆B的东南西北左右各偏22.5°对应的圆周上；/n所述b33、b35、b37、b31、b36、b38、b34、b32八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆C的东西南北及左右各偏45°对应的圆周上；/n所述圆A、圆B、圆C为同心圆，且R

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗导航系统的三轮式地面参考站，其特征在于所述三轮式地面参考站包括b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b31、b32、b33、b34、b35、b36、b37、b38二十个地面参考接收机；
所述b11、b12、b13、b14四个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆A的45°、135°、225°、315°对应的圆周上；
所述b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b21八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆B的东南西北左右各偏22.5°对应的圆周上；
所述b33、b35、b37、b31、b36、b38、b34、b32八个地面参考接收机按照逆时针顺序依次布置在圆C的东西南北及左右各偏45°对应的圆周上；
所述圆A、圆B、圆C为同心圆，且RA<RB<RC。


2.根据权利要求1所述的基于北斗导航系统的三轮式地面参考站，其特征在于所述圆A内包含有飞机跑道。


3.根据权利要求1所述的基于北斗导航系统的三轮式地面参考站，其特征在于所述RA为5km。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张清江，赵龙，陶成钢，
申请(专利权)人：哈尔滨天枢问道技术有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23