卫星导航差分系统和增强系统（十四）

+ 刘天雄

3.4.2.3 性能指标

EGNOS系统要求连续稳定工作，目的是改善GPS系统的性能和稳健性。根据EGNOS系统任务要求文件，EGNOS系统的性能指标要求如表18所示，主要包括精度、完好性、可用性和连续性，服务类型包括开放服务、航路非精密进近NPA、I类垂直引导进近APV-1三种。

表18所示的EGNOS系统的性能指标要求中，航路和非精密进近服务的范围是指欧洲民用航空委员会ECAC 96规定的飞行信息区域（Flight Information Regions，FIRs)，如图44所示，I类垂直引导进近APV-1的范围是指欧洲民用航空委员会ECAC 96规定的陆地区域（Land Masses)，如图45所示，

EGNOS系统的性能相关信息可以在EGNOS信息服务器（EGNOS Message Server）查询，服务器地址为ftp://ems.estec.esa.int/, 例如2011年2月7日EGNOS系统的典型性能如图46～49所示，图像由“eclayr tool”软件生成（http://eclayr.gmv.com）。EGNOS系统满足I类垂直引导进近APV-1指标要求的可用性云图如图46所示，即可用性要求水平保护门限HPL<40m，垂直保护门限VPL<50m，分析的时间跨度为2011年2月7日的24小时，用户根据用户云图中的网格线可查询可用性大于99%的区域。

图44 ECAC 96规定的飞行信息区域

图45 ECAC 96规定的陆地区域

表18 EGNOS的性能指标要求

图46 EGNOS系统可用性云图（HPL-HAL、VPL-VAL）

图47 EGNOS系统连续性风险云图（continuity risk）

图48 EGNOS系统的垂直定位精度云图

图49 EGNOS系统的最大垂直安全指数地图（VPE/VPL）

EGNOS系统连续性风险也是系统满足I类垂直引导进近APV-1指标要求下计算的，假设在指定过程初期系统是可用的（保护门限小于告警门限），在连续15秒期间，发生连续性事件（保护门限大于告警门限）的概率。例如，2011年2月7日的24小时内EGNOS系统的连续性风险云图如图47所示，用户根据用户云图中的网格线可查询连续性指标小于1E-4的区域。

EGNOS系统的垂直定位精度云图（垂直保护误差VPE 95%）如图48所示，单位是m，分析的时间跨度为2011年2月7日的24小时，用户根据用户云图中的网格线查询垂直定位精度小于2 m (95%)的区域。

EGNOS系统的垂直完好性裕度（vertical integrity margin）用最大垂直安全指数地图（maximum Vertical Safety index map）来表征，是用户垂直定位误差和用户垂直保护门限之间的最大比值，指数小于1的区域意味着用户的垂直定位结果没有完好性失效风险， 2011年2月7日的24小时内EGNOS系统的最大垂直安全指数地图如图49所示。

欧洲卫星服务提供商ESSP和欧空局ESA连续监测EGNOS系统性能，ESSP除了监测系统的可用性、连续性以及完好性，依据可用性和完好性数据还进一步预测EGNOS系统未来性能，ESSP监测数据详见http://egnos-user-support.essp-sas.eu/egnos_ops。ESA的监测工作包括两个方面，一方面，ESA分析EGNOS系统卫星播发的导航电文，以确定一些重要参数的状态，例如，GPS卫星的状态、欧洲大陆上空大气电离层等级等参数；另一方面，ESA监测不同参考站的环境状态，给出这些参考站的精度和完好性信息。ESA监测数据详见http://www.egnos-pro.esa.int/IMAGEtech/imagetech_realtime.html。

图50 EGNOS系统空间信号SIS可用性统计（2007年3月～2008年8月期间）

EGNOS系统能够为欧洲用户提供GPS的导航增强服务，向欧洲及周边地区的用户发送GPS系统的广域差分改正数和完好性信息。使用EGNOS增强系统后，用户的单点定位精度提高3倍（95%），水平的误差小于2.5m，高程误差小于4.5m。2011年，EGNOS系统实现了APV-I服务，目前正在开展LPV-200性能测试，已经公布了261个LPV飞行程序。ICAO对NPA和APV的性能需求如表19所示，其中APV-I是由于EGNOS不能达到一类精密进近而定义的。

根据欧洲卫星导航系统项目经理Paul Verhoef公开发表的文章“European GNSS Programmes EGNOS and Galileo”，EGNOS系统空间段卫星自2008年1月开始播发导航增强信号，信号质量满足设计要求，Paul Verhoef给出2007年3月～2008年8月期间，EGNOS系统空间信号SIS（signal in space）可用性统计如图50所示。SATNET

表19 ICAO对NPA和APV的性能需求