衛星導航差分系統和增強系統（十四）

+ 劉天雄

3.4.2.3 性能指標

EGNOS系統要求連續穩定工作，目的是改善GPS系統的性能和穩健性。根據EGNOS系統任務要求文件，EGNOS系統的性能指標要求如表18所示，主要包括精度、完好性、可用性和連續性，服務類型包括開放服務、航路非精密進近NPA、I類垂直引導進近APV-1三種。

表18所示的EGNOS系統的性能指標要求中，航路和非精密進近服務的范圍是指歐洲民用航空委員會ECAC 96規定的飛行信息區域（Flight Information Regions，FIRs)，如圖44所示，I類垂直引導進近APV-1的范圍是指歐洲民用航空委員會ECAC 96規定的陸地區域（Land Masses)，如圖45所示，

EGNOS系統的性能相關信息可以在EGNOS信息服務器（EGNOS Message Server）查詢，服務器地址為ftp://ems.estec.esa.int/, 例如2011年2月7日EGNOS系統的典型性能如圖46～49所示，圖像由“eclayr tool”軟件生成（http://eclayr.gmv.com）。EGNOS系統滿足I類垂直引導進近APV-1指標要求的可用性云圖如圖46所示，即可用性要求水平保護門限HPL<40m，垂直保護門限VPL<50m，分析的時間跨度為2011年2月7日的24小時，用戶根據用戶云圖中的網格線可查詢可用性大于99%的區域。

圖44 ECAC 96規定的飛行信息區域

圖45 ECAC 96規定的陸地區域

表18 EGNOS的性能指標要求

圖46 EGNOS系統可用性云圖（HPL-HAL、VPL-VAL）

圖47 EGNOS系統連續性風險云圖（continuity risk）

圖48 EGNOS系統的垂直定位精度云圖

圖49 EGNOS系統的最大垂直安全指數地圖（VPE/VPL）

EGNOS系統連續性風險也是系統滿足I類垂直引導進近APV-1指標要求下計算的，假設在指定過程初期系統是可用的（保護門限小于告警門限），在連續15秒期間，發生連續性事件（保護門限大于告警門限）的概率。例如，2011年2月7日的24小時內EGNOS系統的連續性風險云圖如圖47所示，用戶根據用戶云圖中的網格線可查詢連續性指標小于1E-4的區域。

EGNOS系統的垂直定位精度云圖（垂直保護誤差VPE 95%）如圖48所示，單位是m，分析的時間跨度為2011年2月7日的24小時，用戶根據用戶云圖中的網格線查詢垂直定位精度小于2 m (95%)的區域。

EGNOS系統的垂直完好性裕度（vertical integrity margin）用最大垂直安全指數地圖（maximum Vertical Safety index map）來表征，是用戶垂直定位誤差和用戶垂直保護門限之間的最大比值，指數小于1的區域意味著用戶的垂直定位結果沒有完好性失效風險， 2011年2月7日的24小時內EGNOS系統的最大垂直安全指數地圖如圖49所示。

歐洲衛星服務提供商ESSP和歐空局ESA連續監測EGNOS系統性能，ESSP除了監測系統的可用性、連續性以及完好性，依據可用性和完好性數據還進一步預測EGNOS系統未來性能，ESSP監測數據詳見http://egnos-user-support.essp-sas.eu/egnos_ops。ESA的監測工作包括兩個方面，一方面，ESA分析EGNOS系統衛星播發的導航電文，以確定一些重要參數的狀態，例如，GPS衛星的狀態、歐洲大陸上空大氣電離層等級等參數；另一方面，ESA監測不同參考站的環境狀態，給出這些參考站的精度和完好性信息。ESA監測數據詳見http://www.egnos-pro.esa.int/IMAGEtech/imagetech_realtime.html。

圖50 EGNOS系統空間信號SIS可用性統計（2007年3月～2008年8月期間）

EGNOS系統能夠為歐洲用戶提供GPS的導航增強服務，向歐洲及周邊地區的用戶發送GPS系統的廣域差分改正數和完好性信息。使用EGNOS增強系統后，用戶的單點定位精度提高3倍（95%），水平的誤差小于2.5m，高程誤差小于4.5m。2011年，EGNOS系統實現了APV-I服務，目前正在開展LPV-200性能測試，已經公布了261個LPV飛行程序。ICAO對NPA和APV的性能需求如表19所示，其中APV-I是由于EGNOS不能達到一類精密進近而定義的。

根據歐洲衛星導航系統項目經理Paul Verhoef公開發表的文章“European GNSS Programmes EGNOS and Galileo”，EGNOS系統空間段衛星自2008年1月開始播發導航增強信號，信號質量滿足設計要求，Paul Verhoef給出2007年3月～2008年8月期間，EGNOS系統空間信號SIS（signal in space）可用性統計如圖50所示。SATNET

表19 ICAO對NPA和APV的性能需求