李宏肖，王 巍，姚午偉

GNSS民航應(yīng)用服務(wù)性能監(jiān)測與評估系統(tǒng)發(fā)展思考

李宏肖1，王 巍2，姚午偉3

（1 民航空管技術(shù)裝備發(fā)展有限公司，北京 100015；2 中國民用航空局空中交通管理局，北京 100022；3 中國民用航空華北地區(qū)管理局，北京 100621）

目前以全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）為主要定位、導(dǎo)航和授時源的基于性能的導(dǎo)航（PBN）、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）等技術(shù)應(yīng)用在國際民航領(lǐng)域大規(guī)模展開，GNSS空間信號的性能對于民航安全運行的作用十分關(guān)鍵。按照國際民航組織（ICAO）的有關(guān)規(guī)定，對GNSS信號的服務(wù)性能進行監(jiān)測與評估是使用GNSS要素的必要條件。通過分析國內(nèi)外GNSS服務(wù)性能監(jiān)測與評估工作的現(xiàn)狀，對系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢進行了闡述，重點對國內(nèi)有關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提出了建議。

GNSS；服務(wù)性能評估；導(dǎo)航；民航應(yīng)用

0 引言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）能夠提供定位、導(dǎo)航和授時（Position，Navigation and Timing，PNT）應(yīng)用服務(wù)，GNSS已經(jīng)成為基于性能導(dǎo)航（Performance-Based Navigation，PBN）、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）和四維航跡（4DT）的導(dǎo)航定位和時間基礎(chǔ)，GNSS還提供用于各種系統(tǒng)、航空電子設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)同步的通用時間基準(zhǔn)。

目前國際民航組織（International Civil Aviation Organization，ICAO）認(rèn)可的GNSS包括：美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo）以及我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）等四個核心星座。為了滿足航空應(yīng)用需求，必須對GNSS增強，GNSS增強系統(tǒng)主要分為空基增強系統(tǒng)（Airborne Based Augmentation System，ABAS）、星基增強系統(tǒng)（Satellite-Based Augmentation System，SBAS）和地基增強系統(tǒng)（Ground–Based Augmentation System，GBAS）等三大類；其中，SBAS主要有美國的廣域增強系統(tǒng)（Wide Area Augmentation System，WAAS）、歐洲的地球同步導(dǎo)航覆蓋服務(wù)（European Geo Stationary Navigation Overlay System，EGNOS）、我國的北斗星基增強系統(tǒng)（Beidou Satellite-Based Augmentation System，BDSBAS）、日本的多功能衛(wèi)星增強系統(tǒng)（Multi-Functional Satellite Augmentation System，MSAS）、印度的GPS輔助型靜地軌道增強導(dǎo)航系統(tǒng)（The GPS Aided GEO Augmentation Navigation，GAGAN）、俄羅斯的差分校正和監(jiān)測系統(tǒng)（System of Differential Corrections and Monitoring，SDCM）和韓國增強衛(wèi)星系統(tǒng)（South-Korea Augmentation Satellite System，KASS）等。

GNSS信號傳播距離長，到達用戶接收機天線的信號功率低，因此容易受到多種因素的影響，可能導(dǎo)致基于GNSS的服務(wù)降級或中斷。影響因素除了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身原因外，主要包括非蓄意干擾、蓄意干擾和欺騙性干擾、頻譜管制以及電離層和太陽活動的影響。

1 GNSS民航應(yīng)用監(jiān)測評估需求

ICAO對于GNSS空間信號性能要求做了明確規(guī)定，具體如表1所示[1]。從表1中可以看出，GNSS在民航領(lǐng)域應(yīng)用，其精度、完好性、連續(xù)性和可用性等性能需要滿足不同運行場景的需求。

表1 GNSS空間信號性能要求

ICAO國際民用航空公約附件10《航空電信》卷I中建議批準(zhǔn)基于GNSS業(yè)務(wù)的國家應(yīng)該確保記錄與業(yè)務(wù)有關(guān)的GNSS數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要用于事故和事故證候調(diào)查，還可以支持定期確認(rèn)準(zhǔn)確性、完好性、連續(xù)性和可用性保持在批準(zhǔn)的運行所要求的限度內(nèi)；記錄應(yīng)該至少保留14天，當(dāng)記錄與事故和事故調(diào)查有關(guān)時，應(yīng)將其保留更長時間，直到明顯不再需要它們?yōu)橹?。此外，對于需要記錄的?shù)據(jù)類型和記錄內(nèi)容等均做了詳細(xì)的規(guī)定。

ICAO Doc 9849《GNSS手冊》規(guī)定為實施基于GNSS的服務(wù)，國家應(yīng)完成、批準(zhǔn)或接受對GNSS的安全評估，從而支持相關(guān)培訓(xùn)、空域、儀表程序、空中交通管理（ATC）程序的實施，以及相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)，使其符合相關(guān)規(guī)章。GNSS性能評估用于各國為了實現(xiàn)定期驗證其已宣布可運行信號的性能（如GPS L1和GLONASS L1）；收集關(guān)于技術(shù)要素的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以支持新的GNSS信號和/或星座（如GPS L5，GLONASS L3，BDS和Galileo）在特定空域應(yīng)用的業(yè)務(wù)批準(zhǔn)決定。此外，對于GNSS的性能評估、運行狀態(tài)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄等均制定了詳細(xì)規(guī)定，并建議可以通過建設(shè)專門的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)以上的要求[2]。

ICAO Doc 9613《PBN手冊》對以GNSS為導(dǎo)航源的區(qū)域?qū)Ш椒?wù)性能監(jiān)測做出了相應(yīng)規(guī)定，提供進近管制服務(wù)的機場管制塔臺和單位，在實施基于GNSS的相關(guān)機場進近、著陸和起飛等程序時，應(yīng)及時提供相關(guān)無線電導(dǎo)航服務(wù)運行狀況信息[3]。

從ICAO以上有關(guān)要求可以看出，對GNSS的服務(wù)性能進行監(jiān)測與評估是GNSS應(yīng)用的必要條件之一，也是保障運行安全的重要手段。

2 國內(nèi)外GNSS民航應(yīng)用監(jiān)測評估系統(tǒng)現(xiàn)狀

為滿足基于GNSS的民航運行安全要求，美國、歐洲和俄羅斯等國均已開展了GNSS脆弱性評估和性能監(jiān)測工作，不同國家和地區(qū)采取了各種不同的方式進行。

2.1 國外現(xiàn)狀

（1）美國

美國不同機構(gòu)分別對GPS核心星座及WAAS進行監(jiān)測評估。

1）針對GPS核心星座的性能監(jiān)測與評估

GPS核心星座由美國國防部（United States Department of Defense，DOD）負(fù)責(zé)開發(fā)和運營工作，GPS為民航提供L1 C/A信號的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（Standard Positioning Service，SPS）。DOD發(fā)布GPS SPS性能標(biāo)準(zhǔn)，并定期發(fā)布GPS SPS性能分析報告（一般為每年度）。GPS星座的運維信息通過美國海岸警衛(wèi)隊網(wǎng)站的NANU報文進行發(fā)布，用戶需要進行訂閱。

美國聯(lián)邦航空局（Federal Aviation Administration，F(xiàn)AA）負(fù)責(zé)基于GPS相關(guān)應(yīng)用的審查，并通過網(wǎng)頁的形式提供預(yù)測服務(wù)，包括ADS-B服務(wù)可用性預(yù)測工具、飛行前偏差授權(quán)工具、RAIM預(yù)測工具等。此外，F(xiàn)AA將根據(jù)星座運維信息（NANU報文）提供NTOAM服務(wù)，并在軍事干擾測試活動前發(fā)布NOTAM，通知受影響的應(yīng)用（WAAS、ADS-B、GBAS等）、受影響區(qū)域等。

FAA依靠其1993年建設(shè)的WAAS原型系統(tǒng)——國家衛(wèi)星測試平臺（National Satellite Testing，NSTB）網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對GPS信號的性能監(jiān)測，通過網(wǎng)頁的形式予以發(fā)布，并定期公布性能分析報告等。

2）針對WAAS的性能監(jiān)測與評估

WAAS是美國的SBAS，由FAA負(fù)責(zé)建設(shè)和運維；在WAAS建設(shè)前，其建立了國家衛(wèi)星測試平臺（NSTB），以開發(fā)和測試實施WAAS所需的算法，硬件和概念等，在全國部署了18個參考站。

在WAAS投入使用前，F(xiàn)AA在其威廉·休斯技術(shù)中心成立了WAAS測試團隊，持續(xù)開展對WAAS的性能監(jiān)測。2003年7月，WAAS開始提供初始服務(wù)。WAAS由38個廣域監(jiān)測站（其中20個在美國本土、7個在阿拉斯加、4個在加拿大、1個在夏威夷、1個在波多黎各，另外5個在墨西哥）、3個廣域主控站、3顆地球同步衛(wèi)星、4個地面上行注入站、2個操作控制中心以及陸地通信網(wǎng)絡(luò)組成。

WAAS系統(tǒng)投入使用后，NSTB系統(tǒng)主要用于對GPS和WAAS的服務(wù)性能進行監(jiān)測，依然由FAA威廉·休斯技術(shù)中心的WAAS測試團隊負(fù)責(zé)，并通過http://www.nstb.tc.faa.gov/網(wǎng)址對外提供服務(wù)（含實時、歷史性能和季度性能分析報告等）；其中，用于進行性能分析的原始數(shù)據(jù)來源于部分NSTB監(jiān)測站和部分WAAS系統(tǒng)監(jiān)測站。

目前，F(xiàn)AA已批準(zhǔn)用于目視飛行規(guī)則（IFR）運行的GPS和WAAS，F(xiàn)AA監(jiān)控WAAS和GPS服務(wù)性能，以確保在國家空域系統(tǒng)中安全有效地使用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。通過對性能進行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)：通過表征重要的性能參數(shù)來評估和監(jiān)控WAAS增強GPS的能力；分析GPS衛(wèi)星運行和維護以及電離層活動對WAAS性能的影響；調(diào)查GPS和WAAS異常并確定潛在的用戶影響；存檔GPS和WAAS性能以供將來評估。

（2）歐洲

1）針對Galileo核心星座的性能監(jiān)測與評估

Galileo是由歐盟建設(shè)，歐洲GNSS機構(gòu)（GSA）負(fù)責(zé)管理，并通過合同的方式選擇星座服務(wù)運營商。GSA于2018年成立了Galileo參考中心（GRC），該中心獨立于Galileo系統(tǒng)和其服務(wù)運營商，主要評估Galileo星座空間信號質(zhì)量和服務(wù)運營商的性能，利用自身搜集的數(shù)據(jù)并與會員國合作，生成性能評估產(chǎn)品和報告。

歐洲航行安全組織（Eurocontrol）通過網(wǎng)頁的方式提供RAIM預(yù)測服務(wù)以及相關(guān)NOTAM服務(wù)，后續(xù)將通過GRC和EGNOS運營服務(wù)商（ESSP）提升相關(guān)方面的服務(wù)。

2）針對EGNOS的性能監(jiān)測與評估

EGNOS是歐洲的SBAS，由歐盟負(fù)責(zé)建設(shè)，目前GSA通過合同的方式交由其運營服務(wù)商（ESSP）提供服務(wù)。歐洲在部署EGNOS之前，歐洲航天局（ESA）實施了EGNOS系統(tǒng)測試床（ESTB），該測試床作為EGNOS的原型，前期具有10個監(jiān)測站。在此階段，Eurocontrol負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和執(zhí)行EGNOS原型的運行驗證，并提出民航應(yīng)用需求、定義運行測試用以驗證信號；此外，開發(fā)了用于性能分析的PEGASUS分析工具，并建立了6個監(jiān)測站點，用于數(shù)據(jù)收集，并在每周對數(shù)據(jù)進行提取和分析。

ESTB一直提供服務(wù)至EGNOS正式投入運行。EGNOS于2009年完成建設(shè)和開發(fā)，系統(tǒng)包括40個測距與完好性監(jiān)測站（RIMS）、4個主控制中心（MCC）和6個地面導(dǎo)航信息注入站（NLES）。自從2009年開始，EGNSO的運營由歐盟委員會通過合同的方式交給歐洲衛(wèi)星服務(wù)提供商（ESSP）負(fù)責(zé)。ESSP持續(xù)開展對EGNOS的性能分析，并通過https://egnos-user-support.essp-sas.eu/new_egnos_ops/網(wǎng)站、手機端等提供信息服務(wù)。EGNOS的服務(wù)包括公開服務(wù)（OS）、生命安全（SOL）服務(wù)、數(shù)據(jù)獲取服務(wù)和授時服務(wù)等，并提供實時、歷史性能分析及未來性能預(yù)測等。

EGNOS在2011年3月2日通過生命安全應(yīng)用認(rèn)證，宣布其實時服務(wù)安全性可用于航空。Eurocontrol在GNSS運行有關(guān)工作中保持與歐盟委員會、歐洲航天局、GSA及FAA的合作關(guān)系，并開展對衛(wèi)星信號監(jiān)控，主要提供RAIM服務(wù)，并發(fā)布GPS/RAIM NOTAM；后續(xù)也將通過Galileo的參考中心（GRC）和ESSP的信息提升該方面的服務(wù)。

（3）俄羅斯

俄羅斯主要通過使用衛(wèi)星導(dǎo)航地基增強系統(tǒng)（GBAS）地面站網(wǎng)絡(luò)作為區(qū)域監(jiān)視數(shù)據(jù)源，在俄羅斯聯(lián)邦的幾乎所有主要機場都安裝了經(jīng)認(rèn)證的GLONASS/GPS LCCS-A-2000（GBAS）站點，截止2015年的數(shù)據(jù)，共有70多個地面站。建立基于多星座地面增強站網(wǎng)絡(luò)GBAS LCCS-A-2000的民用航空導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低成本和時間，使GNSS在俄羅斯民航系統(tǒng)中的使用成為可能。另外，俄羅斯也研發(fā)了固定式（LCS）和移動式（MLCS）的本地監(jiān)測站，用于在部分地區(qū)部署。

俄羅斯地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)主要目的是根據(jù)國際民航組織的標(biāo)準(zhǔn)和建議措施要求，生成和提供有關(guān)GNSS狀態(tài)及其適用性的信息，分析關(guān)于本地射頻干擾（RFI）情況的實時GNSS信號狀態(tài)，向機組人員、ATC和航空公司提供有關(guān)獨立和差分模式下實際導(dǎo)航性能的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及執(zhí)行各種飛行運行的許可，支持機載衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備。俄羅斯監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通過https://spectr.gkovd.su（俄文）網(wǎng)站提供監(jiān)測的衛(wèi)星性能。

2.2 我國現(xiàn)狀

（1）針對北斗系統(tǒng)的性能監(jiān)測與評估

我國北斗三號系統(tǒng)于2020年7月31日宣布正式開通，其服務(wù)包括核心星座提供的基本定位授時服務(wù)以及星基增強系統(tǒng)（BDSBAS）服務(wù)。我國于2011年成立了中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心，是由中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室與中國航天科技集團公司聯(lián)合設(shè)立的，主要職責(zé)包括：建設(shè)與運行“國際GNSS監(jiān)測評估系統(tǒng)（簡稱iGMAS）”；建設(shè)與運行“北斗地面仿真驗證系統(tǒng)”；提供北斗用戶支持；開展北斗測試評估領(lǐng)域相關(guān)國際合作等。其中，iGMAS由分布全球的30個跟蹤站、3個數(shù)據(jù)中心、8個分析中心、1個監(jiān)測評估中心、1個產(chǎn)品綜合與服務(wù)中心和1個運行控制管理中心組成。

此外，我國北斗星基增強系統(tǒng)（BDSBAS）民用服務(wù)平臺已經(jīng)建設(shè)完成，具備提供初始服務(wù)的能力；該平臺在我國境內(nèi)建設(shè)了27個監(jiān)測站和2個數(shù)據(jù)處理中心及相關(guān)的信息服務(wù)系統(tǒng)；該平臺的主要作用是提供星基增強服務(wù)、應(yīng)用推廣、標(biāo)準(zhǔn)化和國際化等工作。BDSBAS民用服務(wù)平臺的監(jiān)測站數(shù)據(jù)支持為民航提供監(jiān)測數(shù)據(jù)來源。目前，我國民航正在開展BDSBAS民航應(yīng)用的驗證評估工作。

（2）中國民航開展的有關(guān)工作

1）GNSS地基區(qū)域完好性監(jiān)測系統(tǒng)（GRIMS）試驗平臺

2004年9月，民航局批復(fù)了GNSS地基區(qū)域完好性監(jiān)測系統(tǒng)（GRIMS）試驗平臺建設(shè)。GRIMS建設(shè)目標(biāo)是對GPS衛(wèi)星的完好性進行實時監(jiān)測，建設(shè)了7個監(jiān)測站和一個主控站，監(jiān)測站分別位于北京、上海、哈爾濱、昆明、拉薩、三亞和烏魯木齊，主控站則位于北京。隨著我國北斗系統(tǒng)的建設(shè)，2015~2016年，民航數(shù)據(jù)通信有限公司對GRIMS進行了升級，增加了對Galileo和北斗二號系統(tǒng)的監(jiān)測能力。

2）自主完好性預(yù)測（RAIM）系統(tǒng)

2007年，民航局空管局提出建設(shè)“RAIM可用性預(yù)測系統(tǒng)”項目，由數(shù)據(jù)公司和中國電科20所聯(lián)合承擔(dān)；2009年12月，民航局空管局通知有關(guān)用戶RAIM系統(tǒng)作為PBN運行的重要輔助工具試用。該系統(tǒng)滿足我國民航飛行情報區(qū)的RAIM預(yù)測功能，通過RAIM預(yù)測，可以為全國機場（NPA）、航路及區(qū)域（RNAV1、RNAV2和RNAV5）提供預(yù)測。

2018年，在“東部地區(qū)民航廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）工程ADS-B一級數(shù)據(jù)中心和輔助系統(tǒng)”項目中完善了RAIM預(yù)測有關(guān)功能，可提供GPS RAIM預(yù)測服務(wù)和GPS ADS-B可用性預(yù)測服務(wù)；除滿足與原有版本等效的RAIM預(yù)測，新增提供了經(jīng)度5°×緯度5°格網(wǎng)點的GPS ADS-B區(qū)域預(yù)測的服務(wù)。該系統(tǒng)于2019年4月對外提供服務(wù)。

3）GNSS性能監(jiān)測與評估系統(tǒng)工程

為了確保民航空管安全運行，推進北斗系統(tǒng)的民航應(yīng)用，履行國際民航組織有關(guān)責(zé)任要求的需要，民航局空管局2021年批復(fù)利用自有資金建設(shè)GNSS性能監(jiān)測與評估系統(tǒng)工程。GNSS性能監(jiān)測與評估系統(tǒng)將在全國建設(shè)8個監(jiān)測站和1個主控中心及相關(guān)的信息服務(wù)系統(tǒng)，同時具備支持引接和處理其他GNSS監(jiān)測機構(gòu)數(shù)據(jù)的能力。

該工程將建立對GPS、BDS（含BDSBAS）等導(dǎo)航衛(wèi)星的信號監(jiān)測網(wǎng)，具備數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、管理、發(fā)布等功能的信息服務(wù)平臺，對以上GNSS要素的運行狀況和主要服務(wù)性能指標(biāo)進行監(jiān)測和評估，提供實時的GPS和BDS完好性監(jiān)測與告警、GPS及BDS（含BDSBAS）的服務(wù)性能分析與評估、監(jiān)測站數(shù)據(jù)下載等服務(wù)，支持我國民航安全有效的使用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，服務(wù)于民航運行、標(biāo)準(zhǔn)建立及衛(wèi)星導(dǎo)航新技術(shù)研究等各類應(yīng)用。此外，該工程同時支持BDSBAS民航應(yīng)用驗證評估的部分工作。

按照民航局發(fā)布的《中國民航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實施路線圖》實施要求，該工程將在近期初步建成，實現(xiàn)對全國范圍GPS、BDS及BDSBAS的性能監(jiān)測，實時向運營人發(fā)布監(jiān)測產(chǎn)品。

3 GNSS民航應(yīng)用監(jiān)測評估的預(yù)期發(fā)展

3.1 GNSS民航應(yīng)用的發(fā)展

中國民航發(fā)布的《新時代民航強國建設(shè)行動綱要》中提出“建成空天地一體化、網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)通信、精密導(dǎo)航、綜合監(jiān)視系統(tǒng)，完成陸基向星基的轉(zhuǎn)變”、“推動國產(chǎn)空管技術(shù)和裝備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)空管設(shè)備安全與技術(shù)自主可控”[5]。可見，在民航導(dǎo)航領(lǐng)域，陸基向星基過渡是必然的趨勢。

星基導(dǎo)航方面，未來GNSS的民航應(yīng)用將進入雙頻多星座（DFMC）運行的階段，將由各個國家空管部門推薦本空域允許使用的導(dǎo)航衛(wèi)星星座，并確保在其空域的空間信號健康可用。

DFMC GNSS提供了進一步提高GNSS穩(wěn)健性、導(dǎo)航性能和運行效益的機會，使用雙頻將有助于緩解電離層擾動和無線電頻率干擾所致的薄弱環(huán)節(jié)，多星座將有助于緩解電離層閃爍和單星座內(nèi)衛(wèi)星不足的風(fēng)險。這些技術(shù)上的改進將有效提升運行安全和運行效益，例如，可顯著提高通信、導(dǎo)航和監(jiān)視（CNS）應(yīng)用的運行可靠性，擴大PBN在全球范圍的運行部署，實現(xiàn)可靠的3D儀表進近運行，促進引入新的運行概念和應(yīng)用，并對傳統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)施持續(xù)進行合理化改造[4]。

《中國民航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實施路線圖》中提出，中國民航將大力推進北斗系統(tǒng)應(yīng)用，積極構(gòu)建以北斗為核心的GNSS技術(shù)應(yīng)用體系，積極推動以星基定位、導(dǎo)航與授時技術(shù)為核心的新一代空中航行系統(tǒng)建設(shè)與運行。按照“從易到難，從便攜到機載，從監(jiān)視到導(dǎo)航，通用運輸統(tǒng)籌推進”的總體實施路徑，助力運輸和通用航空業(yè)發(fā)展，到2035年底，構(gòu)建以北斗系統(tǒng)為核心的，與GPS等其他星座兼容互操作的雙頻多星座GNSS技術(shù)應(yīng)用體系，逐步實現(xiàn)北斗系統(tǒng)民航行業(yè)應(yīng)用“全覆蓋，可替代”，為運輸、通用航空及無人駕駛航空器飛行提供精確完好、安全可靠的導(dǎo)航服務(wù)，為空中交通提供全空域監(jiān)視服務(wù)，全面提升民航安全水平、空域容量、運行效率和服務(wù)能力，為新時代民航強國發(fā)展提供強大技術(shù)支撐，進一步推動北斗全球民航應(yīng)用[6]。

3.2 GNSS民航應(yīng)用服務(wù)性能監(jiān)測的發(fā)展

從前面介紹可以看出，歐、美、俄民航部門都陸續(xù)開發(fā)和建設(shè)了獨立于核心衛(wèi)星星座地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)之外的民用服務(wù)性能監(jiān)測平臺，并對外提供信息服務(wù)。中國民航通過前期有關(guān)GNSS監(jiān)測項目建設(shè)和研究，積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)與運行經(jīng)驗；即將建設(shè)的GNSS性能監(jiān)測與評估系統(tǒng)工程將進一步提升我國民航在該領(lǐng)域的能力與信息服務(wù)水平。

預(yù)計在未來的一段時期內(nèi)，在有條件的國家或地區(qū)，GNSS民航應(yīng)用的服務(wù)性能監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)保持與GNSS系統(tǒng)本身監(jiān)測網(wǎng)的獨立性；至于該獨立監(jiān)測網(wǎng)是民航有關(guān)部門自己建設(shè)，還是引接其他獨立監(jiān)測機構(gòu)的數(shù)據(jù)，將根據(jù)本國或者本地區(qū)的實際情況進行選擇，可供各國選擇的替代辦法還包括國際全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)（IGS）、相關(guān)科學(xué)/研究機構(gòu)和專門的站點。同時監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)需要考慮監(jiān)測接收機的選擇與選址，以及所需站點的密度和數(shù)量。接收機的選擇和選址過程中應(yīng)充分考慮到大氣效應(yīng)（電離層和平流層）、接收機噪聲、遮擋、無線電頻率干擾和多路徑等可能給測量結(jié)果帶來不利影響的所有因素；在確定特定地區(qū)部署站點的密度標(biāo)準(zhǔn)時，需要考慮到衛(wèi)星的幾何構(gòu)形、平流層延遲和電離層延遲模式等因素。

中國民航即將建設(shè)的GNSS性能監(jiān)測與評估系統(tǒng)，也將在后續(xù)運行過程中，不斷完善系統(tǒng)功能，形成滿足民航運行的定制化服務(wù)產(chǎn)品。同時，該系統(tǒng)將長期提供我國北斗系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和性能評估結(jié)果，為建立和完善北斗系統(tǒng)國際民航標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供必要的支持。此外，該工程將長期監(jiān)測和評估北斗星基增強系統(tǒng)的性能，為中國民航對基于GNSS相關(guān)飛行程序的運行批準(zhǔn)提供必要的參考支持。

4 總結(jié)

本文從GNSS民航應(yīng)用背景與需求，以及國內(nèi)外GNSS民航應(yīng)用服務(wù)性能監(jiān)測與評估的現(xiàn)狀等幾個方面進行了介紹分析，并結(jié)合分析研究、工程實踐和運行需求等對未來GNSS民航應(yīng)用性能監(jiān)測評估進行了展望，重點對我國該領(lǐng)域的未來發(fā)展需求提出了建議。綜合以上闡述，GNSS民航應(yīng)用對其服務(wù)性能的監(jiān)測與評估十分必要且非常緊迫；國際民航界各主要機構(gòu)已相繼開展了卓有成效的工作，中國民航在推進北斗民航應(yīng)用的進程中，也在著力提升相關(guān)能力，并取得初期成效。相信隨著我國北斗事業(yè)進入到全球服務(wù)新時代，中國民航在相關(guān)領(lǐng)域的工作將全面開啟新征程。

[1] ICAO. Annex 10 Aeronautical Telecommunications [Z]. Canada: ICAO, 2018.

[2] ICAO. Doc 9849 Global Navigation Satellite System (GNSS) Manual[Z]. Canada: ICAO, 2017.

[3] ICAO Doc 9613 Performance-based Navigation (PBN) Manual [Z]. Canada: ICAO, 2013.

[4] ICAO 《對附件10第I卷的修訂提案》（AN 7/62.1.4-21/41）（2021-07-06）.

[5] 中國民用航空局. 新時代民航強國建設(shè)行動綱要[EB/OL]. http://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/ZFGW/ 201812/P020181212548784102983.pdf

[6] 中國民用航空局. 中國民航北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用實施路線圖[EB/OL]. http://www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/TZTG/201912/P020191213525396651648.pdf.

Development and Analysis for GNSS Civil Aviation Application Service Performance Monitoring and Assessment System

LI Hongxiao, WANG Wei, YAO Wuwei

GNSS has been widely used in civil aviation and provides positioning, navigation and timing sources for PBN and ADS-B technologies. The performance of GNSS space signals is critical to the safe operation of civil aviation. According to the relevant regulations of the ICAO, monitoring and evaluating the service performance of GNSS signals is a necessary condition for using GNSS elements. The current situation of GNSS service performance monitoring and evaluation at home and abroad is analyzed, expounds the future development trend of the system, and puts forward suggestions on domestic research and practice in related fields.

GNSS; Performance Evaluation, Navigation, Civil Aviation Application

V37

A

1674-7976-(2021)-06-410-06

2021-11-09。

李宏肖（1988.07—），內(nèi)蒙古通遼人，碩士研究生，工程師，主要研究方向為民航空管衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用。