Wide Area Augmentation System

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Стабильная версия, проверенная 7 ноября 2018. 39 правок ожидают проверки.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Логотип WAAS

WAAS (англ. wide area augmentation system) — система распространения поправок к данным, передаваемым навигационной системой GPS. Разработана американской организацией FAA (англ. Federal Aviation Administration); первым подрядчиком была компания Raytheon. Действует на территории Северной Америки. Дополняет GPS, повышая точность определения координат. Создавалась в первую очередь для определения положения воздушного судна во время посадки.

Международная организация гражданской авиации (англ. ICAO) именует системы подобного типа аббревиатурой SBAS от англ. satellite based augmentation system. В Европе и Азии созданы и функционируют системы, построенные по тем же принципам, что и WAAS.

Сеть наземных станций измеряет сигналы GPS и передаёт центральным станциям. Центральные станции вычисляют поправки и передают спутникам. Спутники ретранслируют поправки обратно на Землю. GPS-приёмники, поддерживающие WAAS, получают поправки и корректируют координаты, полученные от GPS.

Состав

[править | править код]
Состав WAAS:
  • WRS — станции, получающие сигналы GPS;
  • WMS — станции, вычисляющие поправки;
  • GUS — станции, передающие поправки спутникам;
  • спутники GPS и WAAS;
  • спутники GPS;
  • самолёты с приёмниками GPS и WAAS

Назначение

[править | править код]

Система WAAS создана для достижения возможности использования GPS на всех стадиях полёта воздушного судна, включая точный выход к взлётно-посадочной полосе (ВПП).

Зона покрытия

[править | править код]
Зона покрытия WAAS. Тёмно красным цветом окрашены территории с лучшим уровнем сигнала. Границы зоны покрытия постоянно меняются из-за геометрии[уточнить] спутников и влияния ионосферы

Точность

[править | править код]

В спецификации WAAS[1] сказано, что в 95 % случаев погрешность не должна превышать 7,6 м (25 футов) по горизонтали и столько же по вертикали. Реально же[2] на большей части территории США, Канады и Аляски система обеспечивает погрешность не более 1 м по горизонтали и не более 1,5 м по вертикали. Такая точность сопоставима с точностью курсо-глиссадной системы (англ. ILS) 1-й категории (погрешность ILS 1-й категории должна быть не более 16 м по горизонтали и 4 м по вертикали)[3].

Целостность

[править | править код]

Согласно спецификации WAAS[1] навигационное устройство должно обнаруживать ошибки и сообщать о получении неправильных данных от GPS и/или WAAS в течение 6,2 с. Вероятность того, что ошибка в определении координат превысит критическое значение и останется незамеченной, составляет 1 × 10−7; это эквивалентно получению неправильных координат в течение времени, не превышающем 3 секунд в году.

Приёмники GPS и WAAS устанавливаются в самолётах и позволяют осуществлять полёты вслепую (по приборам) без нарушения действующих правил.

Целостность (вероятность получения координат без ошибок) GPS и WAAS больше или равна целостности системы RAIM (англ. receiver autonomous integrity monitoring)[4].

Доступность

[править | править код]

Доступность — вероятность удовлетворения требований и по точности, и целостности. Спецификация WAAS[1] требует, чтобы доступность в зоне обслуживания составляла 99,999 %; это эквивалентно недоступности на время не более 5 минут в год[1][4].

Состав системы

[править | править код]

Система состоит из следующих сегментов:

  • наземный;
  • космический;
  • пользовательский.

Наземный сегмент WAAS

[править | править код]

Состав:

  • станции WRS — станции, собирающие данные GPS и WAAS; WRS от англ. wide-area reference stations;
  • станции WMS — станции, обрабатывающие данные; WMS от англ. wide-area master stations;
  • станции GUS — станции, отправляющие данные спутникам; GUS от англ. ground uplink stations.

Станции WRS расположены на всей территории северной америки. По данным[5][6] на октябрь 2007 года насчитывалось 38 станций:

Станции WRS стараются размещать вблизи аэропортов, оборудуют аппаратурой GPS, поддерживающей WAAS, и специальным программным обеспечением (ПО). Спец. ПО выполняет следующее:

  • принимает и анализирует сигналы GPS;
  • вычисляет:
    • погрешности в определении координат, возникающие под влиянием ионосферы;
    • отклонения траекторий спутников;
    • отклонения атомных часов, расположенных на спутниках;
  • принимает сигналы WAAS и ищет в них ошибки;
  • передаёт вычисленные данные на станции WMS. Данные передаются по наземной сети.
Станция WRS в городе Барроу (Аляска)

На станцях WMS:

  • данные, полученные со всех станций WRS, анализируются повторно;
  • вычисляются два вида поправок:
    • поправки, общие для всех пользователей WAAS (англ. fast corrections). Такие поправки меняются часто и зависят от координат спутников и отклонений их атомных часов;
    • поправки, зависимые от координат пользователя (местоположения приёмника) (англ. slow corrections). В число таких поправок входят:
      • эфемериды;
      • оценки ошибок атомных часов спутников;
      • время задержек электромагнитных волн при прохождении ионосферы. Зона покрытия разделена на участки. Задержки вычисляются для граничных точек участков;
  • поправки передаются на станции GUS.

Станции GUS передают поправки на спутники.

Спутники рассылают поправки приёмникам GPS и WAAS (пользователям)[7].

Космический сегмент WAAS

[править | править код]

В состав космического сегмента входят три спутника, расположенные на геосинхронных орбитах.

Действующие спутники WAAS
Название спутника PRN NMEA Орбита
«Inmarsat 4-F3» 133 46 98°W
«Galaxy 15» 135 48 133°W
«Anik F1R» 138 51 107.3°W

PRN — уникальное для каждого спутника число, от англ. pseudo-random noise.

NMEA — номер спутника. Рассылается некоторыми спутниками вместе с информацией о спутниках. Вычисляется по формуле NMEA = PRN - 87.

Спутники принимают данные от станций GUS и ретранслируют их по зоне своей видимости. Кроме данных WAAS, спутники рассылают данные GPS. В зону видимости входят вся территория США и её окрестности (см. зона покрытия выше).

Сигнал WAAS передаётся на той же частоте, что и сигнал C/A L1 системы GPS, даже кодируется также. Это сделано намеренно для облегчения создания приёмников, поддерживающих GPS и WAAS.

Пользовательский сегмент WAAS

[править | править код]

В пользовательский сегмент входят приёмники сигналов GPS и WAAS. Приёмники:

  • получают сигналы GPS;
  • получают сигналы WAAS;
  • определяют собственные координаты с учётом двух видов поправок:
    • сначала применяются поправки «для всех» (англ. fast corrections) (отклонения в координатах спутников, отклонения во времени с атомных часов спутников);
    • координаты пересчитываются;
    • по координатам выбираются поправки, зависимые от местоположения (англ. slow corrections) (например, время, затраченное сигналом на преодоление пути от спутника до приёмника через ионосферу в определённой точке Земли);
    • координаты снова пересчитываются, и результат получается более точным.

Поправки, зависимые от местоположения, обновляются с разной частотой. Эфемериды и задержки сигнала в ионосфере обновляются каждые 2 минуты и считаются верными в течение 6 минут после получения[8].

История создания

[править | править код]

Система начала стабильную работу в 2002 году, запущена официально в 2004.

Преимущества

[править | править код]

Предоставляет бесплатную, полную и точную информацию о текущем состоянии системы GPS. Позволяет существенно улучшить качество рассчитываемой приёмником позиции (примерно в два раза). Гарантирует точный выход и посадку воздушного судна на любой аэродром в зоне действия (независимо от технической оснащенности самого аэродрома) 24 часа в сутки. Делает более надёжным гражданское судоходство, автонавигацию и вообще гражданскую навигацию.

Аналоги

[править | править код]

Полностью аналогичные WAAS системы функционируют в других районах Земли:

  • в Европе — European geostationary navigation overlay service (EGNOS);
  • в Японии — Japanese multi-functional satellite augmentation system (MSAS);
  • в Индии — GPS aided geo augmented navigation (GAGAN).

Похожими возможностями обладают все системы, построенные по тем же принципам, что и DGPS. В литературе такие системы называют WADGPS (англ. wide area differential GPS). Стоит отметить, что зона покрытия систем «OmniStar» и «StarFire», тоже использующих спутники для передачи сигналов коррекции на Землю, существенно больше зоны покрытия WAAS.

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ 1 2 3 4 FAA-E-2892b от 13 августа 2001 года Архивировано 4 октября 2008 года. — спецификация системы WAAS на сайте «FAA».
  2. ↑ Отсчёт по результатам тестирования WAAS советом по безопасности NSTB от июля 2006 года.
  3. ↑ Сообщение о достижениях в разработке WAAS от 24 марта 2006 года на официальном сайте «FAA».
  4. ↑ 1 2 Комитет белого дома США по транспорту; подразделение, ответственное за авиацию. Статья «Hearing on cost overruns & delays in the FAA's wide area augmentation system (WAAS) & related radio spectrum issues» от 29 июня 2000 года.
  5. ↑ Организация «FAA» (англ. federal aviation administration) сообщает о расширении системы WAAS до территорий Мексики и Канады
  6. ↑ Презентация FFA «О состоянии WAAS и LAAS Архивировано 14 июня 2011 года.» для 47-й встречи комитета «Civil global positioning system service interface committee» от 25 сентября 2007 года
  7. ↑ FAA, National airspace system architecture, Ground uplink stations Архивировано 28 августа 2007 года.
  8. ↑ DGPS на приёмниках фирмы «Garmin». Дата обращения: 13 апреля 2007.

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Wide_Area_Augmentation_System&oldid=96144741