星基增强系统卫星增强信息确定方法研究：提升完好性边界率与服务可用性

本文针对BDSBAS系统在测试认证阶段面临的处理效率与服务可用性挑战，提出了一种创新的卫星增强信息确定方法。研究团队通过设计系统段融合处理架构，优化卫星改正量与完好性信息生成流程，显著提升了系统性能。实验结果表明：该方法使距离域完好性边界率提升45.21%，位置域可用性提高2.60%，同时系统段处理时间减少37.61%，为实现APV-I级服务乃至LPV200级服务提供了技术支撑，对推动北斗星基增强系统的民航认证具有重要意义。

在民航导航领域，星基增强系统(SBAS)如同给全球导航卫星系统(GNSS)装上了"精度倍增器"，能够将普通导航服务的精度提升到满足民航进近要求的水平。目前，美国的WAAS、欧洲的EGNOS等系统已能提供最高等级的LPV200(垂直引导进近)服务，而围绕中国周边的SDCM、MSAS等系统也在不断扩展服务范围。作为国家重大基础设施，北斗星基增强系统(BDSBAS)正处于民航测试认证的关键阶段，但面临两大技术瓶颈：系统处理效率有待优化，服务可用性需进一步提升。

目前BDSBAS需要同时处理单频(SF)和双频多星座(DFMC)两种服务模式，若分别构建两套系统将造成资源浪费。此外，传统直接统计(DS)方法确定的用户差分距离误差(UDRE)仅能以约75%的概率包络伪距残差，完好性边界率偏低，难以满足民航导航对安全的严苛要求。这些技术难题如同"绊脚石"，制约着BDSBAS性能的进一步提升和服务水平的突破。

针对这些挑战，研究人员在《Chinese Journal of Electronics》上发表了创新性研究成果。他们设计了一种全新的卫星增强信息确定方法，通过系统段架构优化和信息处理算法创新，实现了"鱼与熊掌兼得"的效果——既提高了处理效率，又提升了服务性能。

关键技术方法包括：设计SF/DFMC服务融合处理架构，通过标志位区分处理流程；采用带先验信息的最小方差估计和Sage自适应卡尔曼滤波确定卫星改正量；结合多误差源模型和星站几何模型优化完好性信息生成。实验数据来源于国际GNSS服务组织网站导航报文、美国国家地理空间情报局先验信息以及中国地壳运动观测网络2025年观测数据。

研究结果展现出显著优势：

性能在距离域的表现

通过对比新方法与传统方法在用户等效距离误差(UERE)和用户差分距离误差(结合MT28)方面的完好性边界比例，新方法平均达到99.95%，较传统方法的68.83%提升45.21%。在双频场景下，差分故障距离误差(DFRE)的边界比例介于92.87%-100%之间，其中68.75%的卫星达到100%边界比例。

性能在位置域的表现

服务可用性评估采用15分钟滑动窗口法，新方法平均可用性达99.53%，较传统方法(97.01%)提升2.60%。典型城市的精度分析表明，新方法在水平位置误差(HPE)和垂直位置误差(VPE)方面均有改善，如北京地区的VPE从1.9米降至1.4米。双频场景下，APV-I服务各站点可用性均超过99%，CAT-I服务可用性在82%-100%之间，其中67.31%超过99%。

中国地区的服务性能

新方法能够在中国大部分地区提供APV-I服务，特定区域甚至可实现LPV200服务。图10展示了APV-I服务覆盖情况，其垂直告警限(VAL)为50米；图11则显示LPV200服务区域，其VAL要求更严格(35米)，因此覆盖范围相对较小。

处理效率提升

融合架构将SF/DFMC服务处理时间从11.7小时降至7.3小时，减少37.61%。具体模块处理时间为：监测站数据预处理1小时，SF SBAS卫星差分改正5.2小时，SF SBAS完好性信息处理0.6小时，DF SBAS卫星差分改正3.4小时，DF SBAS完好性信息处理0.5小时。

该研究的成功实施，标志着我国在星基增强技术领域取得重要突破。通过架构创新和算法优化，不仅显著提升了系统性能，还为BDSBAS的民航认证提供了关键技术支撑。未来，通过优化监测站数据预处理、利用海外站实现卫星完好性监测等手段，有望进一步拓展服务覆盖范围和提升服务等级，为全球卫星导航增强技术的发展注入新的活力。