非标称对流层误差对GBAS完好性的影响.pdf

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1、2017年9月第43卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2017V01．43No．9http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0665非标称对流层误差对GBAS完好性的影响辛蒲敏，王志鹏+(北京航空航天大学电子信息3-程学院，北京100083)摘要：地基增强系统(GBAS)中，非标称对流层误差引起的平均垂直保护级(VPL)增量为2．29m，误差包络精度

2、降低，系统完好性风险增大。针对上述问题，基于修正的Hopfield模型，综合考虑天气和卫星仰角实时变化情况，以及飞机与地面站的实时距离，提出一种实时计算非标称对流层误差的方法；鉴于该方法对甚高频频数据播发(VDB)传输带宽要求较高，提出拟合计算方法，将实时误差拟合为距离和卫星仰角的函数。仿真计算单点、进近区和终端区3种飞行场景下的VPL，分析非标称对流层误差对GBAS完好性的影响，结果表明：采用实时计算方法时，平均VPI．增量为1．55m，非标称对流层误差的包络精度提高32．52％；采用拟合计算方法时，平均VPL增量为1．27m，包络精度提高44．54％，VDB传输数据

3、减少，GBAS完好性风险降低：关键词：地基增强系统(GBAS)；完好性；垂直保护级(VPL)；非标称对流层误差；Hopfield模型中图分类号：V249．3文献标识码：A文章编号：1001-5965(2017)09—1882—09地基增强系统(Ground—BasedAugmentationSystem，GBAS)基于局域差分修正技术，从机场地面站获得定位误差修正参数以修正导航定位误差，可以满足民用航李CATI／Ⅱ／Ⅲ精密进近对所需导航性能(RequiredNavigationPerformance，RNP)的要求⋯。在降雨量较大等恶劣天气情况下，机载端和地面站气象条件

4、有较大差异，对应的对流层误差有差异，无法通过差分修正技术将对流层误差完全消除，导致差分修正残余对流层误差即非标称对流层误差的产生，而电离层误差可通过双频差分来消除，进而定位误差的主要来源为对流层‘“。1994年，基于星基定位系统自动着陆的研究发现，异常对流层会导致系统定位失败“3o。2004年，研究发现0．2in的差分修正残余误差会引起大约2．6m的垂直保护级(VerticalProtectionLevel，VPL)增量H。。2007年，Huang和vanGraas研究发现，恶劣天气情况下，每6km伪距有0．3in对流层误差“。后续的研究结果表明，对流层空间解相关误差为

5、0．4m／16km【6J。2011年，vallGraas和Zhu在研究对流层误差对GBAS影响中发现，对流层误差是导致定位失败的原因之一，需要深入研究”’。综合上述研究得出结论：飞机与地面站之间的天气差异和水平距离会引入非标称对流层误差‘“。为降低伪距修正残余误差引入的GBAS完好性风险，俄亥俄大学提出了包络非零均值误差的方法”。。基于上述包络方法，法国民航大学相关收稿日期：2016-08—17；录用日期：2016一ll-ll；网络出版时间：2016一12-1511：25网络出版地址：WWW．enki．net／kcms／detail／11．2625．V．20161215

6、．1125．001．html基金项目：国家自然科学基金(61501010)；航空科学基金(2015ZC51035)；北京市自然科学基金(4154078)}通讯作者：E—mail：wangzhipeng@buaa．eduClfl弓i用格式：辛蒲敏．I志鹕非标称对流层误差对GBAS完好性的影响LJ]．北京航空航天大学学掇，2017．43(9)：1882．1890iXINPM，WANGZP．knpactofnon·nominMtroposphettelror0J】GBASintegrilyⅡJ．JournMofBeOingUniversityofAeronauticsandA

7、stronautics，2017，43f9)：j882-』890finChinese)．第9期辛蒲敏，等：非标称对流层误差对GBAS完好性的影响1883研究分析了非标称对流层在单个静态点对GBAS的影响，但进近区和终端区动态飞行时，非标称对流层对GBAS的影响未知，且没有考虑卫星仰角和飞机与地面站之间距离的实时变化情况对非标称对流层误差的影响”j。针对上述问题，开展了非标称对流层误差对GBAS完好性的影响研究。首先，基于修正的Hopfield模型和“天气墙”模型，分析误差的影响因素，进而分析进近区和终端区的非标称对流层误差；其次，分析传统