星基增强系统（SBAS）——精度增强小帮手

天硕导航技术团队  2022年8月11日

SBAS（Satellite-Based Augmentation System），即星基增强系统，通过地球静止轨道（geostationary orbit satellite，简称GEO）卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而成为各航天大国竞相发展的手段。

但受制于卫星导航误差以及用户位置等多方面的影响，部分区域如地形复杂的山谷等仅依赖 GNSS 并不能到达理想的导航定位效果，同时一些对导航性能有特殊要求的领域如航空等，单独使用 GNSS 也不能完成相应要求的导航定位服务。

由于GNSS卫星围绕地球运动，同一地区不同时刻观测到的卫星会变化，而对于同一地区播发增强信号需要一个固定的发射源，因此不能使用GNSS卫星广播增强信号。对于地基增强系统（ground-based augmentation systems，简称GBAS），使用地面站播发增强信号，覆盖范围有限。而星基增强系统使用地球同步卫星播发增强信号，可以做到大范围覆盖，因此星基增强系统（SBAS）应运而生。通过增强系统的辅助配合 GNSS 的使用，使 GNSS 的定位精度等导航性能进一步提升，以满足不同区域不同领域特殊的定位服务需求。

各类SBAS系统的工作原理大致相同。首先，通过大量分布广泛、并且坐标位置已知的差分站对导航卫星进行监测，获取原始定位数据（包括伪距、相位等）并发送给主控站进行处理，后者计算出各个卫星的定位修正信息，并把这些定位修正信息发送给地球静止轨道卫星（CEO），CEO再把这些信息发送给用户接收机，通过差分解算消除区域导航误差，从而达到提高定位精度的目的。

SBAS工作原理示意图

由于SABA具备高精度，高效率，较低成本，以及广域覆盖等优点，世界各国均在GNSS系统上研发对本国区域导航进行增强的星基增强系统。目前，全球已经建立起了多个SBAS系统，如美国的广域增强系统WAAS（Wide Area Augmentation System）、俄罗斯的差分校正和监测系统SDCM（System for Differential Corrections and Monitoring）、欧洲的欧洲地球静止导航重叠服务EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service）、日本的多功能卫星星基增强系统MSAS（Multi-functional Satellite Augmentation System）以及印度的GPS辅助静地轨道增强导航系统GAGAN（GPS Aided Geo Augmented Navigation）。

各SBAS系统全球分布图
（图片来源：http://www.beidou.gov.cn/zy/kpyd/201710/t20171023_4776.html）

国外已经公布的SBAS标准主要包括SC-159（Special Committee159）编制、RTCA批准的全球定位系统/星基增强系统航空设备最简操作性能标准RTCA DO-229D和国际SBAS互操作工作组IWG（interoperability working group）于2014年发布的SBAS L5接口控制文件草案（SBAS L5 DFMC ICD）。

目前，北斗系统提供导航定位和通信数传两大类服务，又可具体分为七种服务。包括： 

■ 面向全球范围，提供定位导航授时、全球短报文通信（GSMC）和国际搜救（SAR）三种服务；

■ 在中国及周边地区，提供星基增强（SBAS）、地基增强（GBAS）、精密单点定位（PPP）和区域短报文通信（RSMC）四种服务。

星基增强服务，覆盖中国及周边地区用户，支持单频及双频多星座两种增强服务模式，满足国际民航组织对于定位精度、告警时间、完好性风险等指标要求。目前星基增强系统服务平台已基本建成，正面向民航、海事、铁路等高完好性用户提供试运行服务。

目前，天硕自研板卡系列已增加对SBAS功能的支持，在我们的天硕测量软件中，可以自主勾选SBAS并获取相应数据，展示如下图。天硕导航一直以来专注于制定RTK高精度定位解决方案，未来也将全力致力于实现更好的精度增强与完好性监测的服务升级。

天硕测量软件中的SBAS