ARAIM算法在多星座中的全球可用性分析

王崇宇，尹 凱，李 銳，滕繼濤

（1.北京航空航天大學 電子信息工程學院，北京 100191 2.95899部隊，北京 100085）

0 引言

隨著全球衛星導航系統（global navigation satellite system, GNSS）不斷發展與完善，GNSS在全球范圍內的應用越來越廣，尤其在生命安全領域更加備受關注。長期以來，衛星定位和導航主要依靠美國全球定位系統（globe positioning system,GPS）實現；而近年來，中國北斗三號全球衛星導航系統即北斗三號（BeiDou-3 navigation satellite system, BDS-3）和歐洲伽利略衛星導航系統（Galileo satellite navigation system, Galileo）也迅猛發展發展，2020年 7月 31日北斗三號正式開通，為雙頻多星座的發展奠定了堅實的基礎。

完好性是衛星導航系統的重要性能參數，在雙頻多星座的發展與完善下，先進接收機自主完好性監測（advanced receiver autonomous integrity monitoring, ARAIM）技術被廣泛研究與討論。ARAIM基于雙頻多星座條件，旨在實現垂直引導至200英尺高度（localizer performance with vertical guidance-200 feet, LPV-200）需求下的全球垂直導航定位服務，1英尺等于0.304 8 m。ARAIM作為空基增強系統（aircraft-based augmentation system,ABAS）的一種，國際民航組織（International Civil Aviation Organization, ICAO）正在討論使用ARAIM的可能性，ARAIM 利用接收到若干顆衛星的冗余信息進行完好性監測，具有低成本、高可操作性、無需外部輔助設備等優勢，并且最終有可能取代高成本的星基增強系統（satellite-based augmentation system, SBAS）和地基增強系統（ground-based augmentation system, GBAS）。因此，分析ARAIM算法在全球的可用性，具有非常重要的實用價值，也對ARAIM標準的制定與完善具有參考意義。

支持 ARAIM 的每個衛星必須在相同的兩個頻帶 B2a/L5/E5a（中心頻率為 1176.45 MHz）和B1C/L1/E1（中心頻率為 1575.42 MHz）上廣播，以滿足ARAIM多星座間互操作的需求。當前，GPS播發含L5信號的衛星僅有16顆，預計21世紀 20年代末，才能實現 24顆以上包含 L5信號的現代化衛星在軌，屆時GPS現代化標準定位服務（standard positioning service, SPS）將具備完全運行能力（full operational capability, FOC）；……