航空輔助導航北斗機載設備技術要求和測試方法 編制說明

1航空輔助導航北斗機載設備技術要求和測試方法編制說明化技術委員會（SAC/TC544）提出并歸口，由航天恒星科星導航系統(tǒng)B1C頻點進行輔助導航的實際使用需求，為目標飛行器在航路階段進行輔2月印發(fā)的《關于印發(fā)北斗在運輸航空領域應用分階段推進方案的通知》，近期目標（2022-2027）主要為以針對定位和追蹤功能的試點為主，同時瞄準遠期目標完成推進準備相關工作，遠期目標為（2027-2035）為繼續(xù)支持北斗民航國際標準化工作組深入完好性數(shù)據(jù)在C919機型駕駛艙的顯示，驗證了北斗機載設備進行輔助導航的可行性。起草人員主要包括：王盾、孟斌、周中華、李澤明、蔣可心、張展、馬振洋、龔博3序號姓名單位任務分工備注1王盾航天恒星科技有限公司顧問2孟斌航天恒星科技有限公司大綱制定3周中華航天恒星科技有限公司技術參數(shù)確定4李澤明航天恒星科技有限公司資料收集分析5蔣可心航天恒星科技有限公司標準編寫6張展中國商用飛機有限責任公司意見收集整理7馬振洋中國民航大學格式標準化8龔博淵中國商用飛機有限責任公司格式標準化9金志威中國民航大學國內(nèi)外相關技術及標準翻譯頻段）》、RTCADO-316《基于GPS的ABAS增強系統(tǒng)機載設備最低性能標準》、《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）L1頻段頻點機載有源天線設備最低性能標準》、有關現(xiàn)有標準，以及北斗在中國民用航空應用的實際實施情況，開始起2023年11月～2024年02月，編制組對收集的資料進行歸類整理，組織人員進行4進行意見采納及更改，明確本標準以RTCADO-316標準和CTSO-2C609標準中規(guī)定的a）全面性原則：本標準根據(jù)我國運輸飛機、通航b）適應性原則：本標準根據(jù)航空輔助導航實際應用需求，與我國北斗機載設備的心指標保持一致性，明確了系統(tǒng)及組件的基本功能c）可操作原則：本標準瞄準北斗適航標準“五步走”中第三步獨立式輔助導航的要確保該標準能夠?qū)崿F(xiàn)為飛行員在航路階段提供輔助導航支撐，提升了標準5備預期為其他終端設備提供位置/速度/時間（PVT）等信息；本設備安全等級即因本設備失效而引起錯誤性信息，其為輕微失效狀態(tài)（來源：CTSO-2C609第3.a(1)本文件適用于航空輔助導航北斗機載設備的本標準規(guī)定的設備主要用于民航運輸飛機和通航飛機的輔助導航，61部分：公開服務信號B1C》制定定位精度為27m。誤差源誤差（米）備注空間4.6參考《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)公開服務性能規(guī)范（3.0版）》（2021年5月）表5-5，單星統(tǒng)計值控制0控制誤差參考RTCADO-316第2.1.2.1節(jié)，不考慮用戶電離層延遲補償5.8經(jīng)驗參考值對流層延遲補償0.25參考RTCADO-316第2.1.2.1節(jié)接收機噪聲和分辨率5參考RTCADO-316第2.1.2.1節(jié)多路徑0.45參考RTCADO-316第2.1.2.1節(jié)其他0參考RTCADO-316第2.1.2.1節(jié)系統(tǒng)UERE9定位（2drms）(HDOP×σ×2=1.5×9.0×2)277設備可接收北斗B1C衛(wèi)星信號的最小輸入功率為-136dBm，最大輸入功率為根據(jù)民航領域CTSO-2C609《獨立式輔助導航設備》附錄1第2.2.1.2節(jié)與RTCADO-316《基于GPS的ABAS增強系統(tǒng)機載設備最低性能標準》的第2.1.2.2.2.1節(jié)提出892.2.4修訂前后技術內(nèi)容的對比（修訂益序號指標分類本標準指標廠家1廠家2功能指標定位功能具備北斗定位功能，能夠輸出時間、位置、速度、水平位置品質(zhì)因數(shù)（HFOM）和水平保護級（HPL）具備北斗定位功能，能夠輸出時間、位置、速度、水平位置品質(zhì)因數(shù)（HFOM）和水平保護級（HPL）具備北斗定位功能，能夠輸出時間、位置、速度、水平位置品質(zhì)因數(shù)（HFOM）和水平保護級（HPL）2.具備自檢功能，當設備發(fā)生故障時可以通具備自檢功能，當設備發(fā)生故障時可以通具備自檢功能，當設備發(fā)生故障時可以通序號指標分類本標準指標廠家1廠家2過指示燈或其它方式進行故障指示過指示燈或其它方式進行故障指示過指示燈或其它方式進行故障指示衛(wèi)星選擇a)設備具備識別衛(wèi)星完好性狀態(tài)的能力，能夠指示每顆北斗衛(wèi)星/信號是“健康是“邊緣的”；b)設備能夠自動選擇健康的北斗衛(wèi)星/信號用于位置解算和完好性計算的衛(wèi)星；c)設備能夠位置解算和完好性監(jiān)測中使用同一組衛(wèi)星。d)當設備選擇衛(wèi)星組發(fā)生改變時，能夠在5.2.5定義的告警時間內(nèi)完成更改。a)設備具備識別衛(wèi)星完好性狀態(tài)的能力，能夠指示每顆北斗衛(wèi)星/信號是“健康是“邊緣的”；b)設備能夠自動選擇健康的北斗衛(wèi)星/信號用于位置解算和完好性計算的衛(wèi)星；c)設備能夠位置解算和完好性監(jiān)測中使用同一組衛(wèi)星。d)當設備選擇衛(wèi)星組發(fā)生改變時，能夠在8s的告警時間內(nèi)完成更改。a)設備具備識別衛(wèi)星完好性狀態(tài)的能力，能夠指示每顆北斗衛(wèi)星/信號是“健康是“邊緣的”；b)設備能夠自動選擇健康的北斗衛(wèi)星/信號用于位置解算和完好性計算的衛(wèi)星；c)設備能夠位置解算和完好性監(jiān)測中使用同一組衛(wèi)星。d)當設備選擇衛(wèi)星組發(fā)生改變時，能夠在8s的告警時間內(nèi)完成更改。4.告警輸出當設備完好性監(jiān)測或?qū)Ш绞r，設備應提供告警指示當設備完好性監(jiān)測或?qū)Ш绞r，設備應提供告警指示當設備完好性監(jiān)測或?qū)Ш绞r，設備應提供告警指示性能指標定位精度水平：27m水平：3.77m水平：2.51m初始捕獲300s57s42s7.衛(wèi)星捕獲62s55s53s衛(wèi)星重捕獲時間20s4s靈敏度和動態(tài)范圍-136dBm~-115.5dBm（整個范圍可能無法獲得可接受的捕獲和跟蹤性能在附錄A的干擾環(huán)境和天線熱噪聲密度為-172.5dBm/Hz條件下，設備應能跟蹤最小信號輸入功率為-133.5dBm的北斗衛(wèi)星信號。-134dBm；-140dBm-134dBm；-142dBm序號指標分類本標準指標廠家1廠家2存在干擾時的完好性當干擾信號的功率高于附錄A中所規(guī)定的值時，對于可能輸出誤導信息的情況，設備應在告警時間內(nèi)提供相應的完好性保障。當干擾條件恢復到附錄A中要求且滿足初始捕獲條件時，設備應在5分鐘內(nèi)自動恢復到穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。滿足完好性要求滿足完好性要求階躍檢測探測到大于700米的偽距階躍滿足要求滿足要求FDE提供完好性監(jiān)測告警時間：8s漏警概率：0.001誤警概率：3.33×10-7失敗排除概率：0.001檢測可用性（HAL=2nm99.95%排除可用性（HAL=2nm99.3%滿足要求滿足要求動態(tài)跟蹤航空器在進行正常機動時,設備應滿足本文件規(guī)定的精度要求、衛(wèi)星捕獲時間要求和衛(wèi)星重捕獲要求滿足要求滿足要求在異常機動情況下,設備不應輸出誤導性信息；當航空器從異常機動恢復到正常機動時,應滿足本標準規(guī)定的衛(wèi)星重捕要求。滿足要求滿足要求位置數(shù)據(jù)輸出更新率不低于1Hz5Hz經(jīng)濟效果：我國作為全球人口最多、經(jīng)濟增長速度最預計到2042年，全球?qū)π律逃蔑w機的需求將規(guī)劃，未來機載設備更換為北斗相關產(chǎn)品帶來的序號指標分類本標準指標國際標準說明章節(jié)指標功能指標適航性/設計和生產(chǎn)適用于安裝GB中未規(guī)定說明：根據(jù)第一次草案評審建議，國標中不建議編寫關于無法測試的描述性指標。一般性能/完成所定義預期功能阻燃性/材料具有阻燃性設備接口/與飛機上其他設備無相互影響20.測試影響/測試程序不會對設備性能產(chǎn)生不利影響21.衛(wèi)星不健康/邊緣a)設備具備識別衛(wèi)星完好性狀態(tài)的能力，能夠指示每顆北斗衛(wèi)星/信號b)設備能夠自動選擇健康的北斗衛(wèi)星/信號用于位置解算和完好性計算的衛(wèi)星；c)設備能夠位置解算和完好性監(jiān)測中使用同一組衛(wèi)星。d)當設備選擇衛(wèi)星組發(fā)生改變時，能夠在5.2.5定義的告警時間內(nèi)完成更改。檢測GPSL1電文，符合條件的GPS衛(wèi)星定義為不健康相當22.衛(wèi)星健康檢測GPSL1電文，識別健康衛(wèi)星23.衛(wèi)星選擇2.1.1.4自動選擇用于定位解算和完好性算法的衛(wèi)星；不使用不健康狀態(tài)的衛(wèi)星；選擇解算衛(wèi)星改變時應在告警時間內(nèi)完成。24.保護級設備應輸出水平保護級設備應輸出水平保護級相當25.導航告警當設備完好性監(jiān)測或?qū)Ш绞r，設備應提供告警指示設備應在任何以下情況開始的1秒內(nèi)提供失去導航能力的指示或輸出：相當說明：此處作為設備功能進行表述，具體序號指標分類本標準指標國際標準說明章節(jié)指標2.設備失效或故障；3.由于可用衛(wèi)星數(shù)量不足，導致持續(xù)5s或更長的時間無法進行定位解算；4.FDE未在8s內(nèi)排除檢測到的故障。在上述情況終止后，設備應立即恢復正常運行狀態(tài)。指標在完好性性能中體現(xiàn)26.性能指標初始捕獲時間300s2.1.1.5300s相當2.1.1.6優(yōu)于27.衛(wèi)星捕獲時間62s80s保持一致28.衛(wèi)星重捕獲時間20s2.1.1.720s相當設備可接收北斗B1C衛(wèi)星信號的最小輸入功率為-136dBm，最大輸入功率為-115.5dBm信號（盡管在整個范2.1.1.8設備可接收GPSL1衛(wèi)星信號的最小輸入功率為-136.5dBm，最大輸入功率為-115.5dBm信號（盡管在整個范圍內(nèi)可能無法獲得可接受29.靈敏度和動態(tài)范圍圍內(nèi)可能無法獲得可接受的捕獲和在附錄A的干擾環(huán)境和天線熱噪聲密度為-172.5dBm/Hz條件下，設備應-133.5dBm的北斗衛(wèi)星信號。在附錄A的干擾環(huán)境和天線熱噪聲密度為-172.5dBm/Hz條件下，設備應能跟蹤最小信號輸入功率為-134dBm的GPS衛(wèi)星信號,最大信號輸入功率為-121dBm的GPS衛(wèi)星信號。相當保持一致序號指標分類本標準指標國際標準說明章節(jié)指標30.存在干擾時的完好性當干擾信號的功率高于附錄A中所規(guī)定的值時，對于可能輸出誤導信息的情況，設備應在告警時間內(nèi)提供相應的完好性保障。當干擾條件恢復到附錄A中要求且滿足初始捕獲條件時，設備應在5分鐘內(nèi)自動恢復到穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。2.1.1.10當干擾信號功率高于附件中規(guī)定值，設備在告警時間內(nèi)輸出誤導信息應滿足適用的完好性要求。極端條件下，可以輸出導航告警，但不應該輸出誤導信息。對于初始捕獲，應在干擾條件回到回到穩(wěn)定狀態(tài)相當31.定位精度水平：27m2.1.2.1水平：32m優(yōu)于說明：根據(jù)北斗電文誤差進行修改，與CTSO-2C609保持一致32.階躍檢測探測到大于700米的偽距階躍探測到大于700米的偽距階躍相當33.FDE提供完好性監(jiān)測告警時間：8s漏警概率：0.001誤警概率：3.33×10-7失敗排除概率：0.001檢測可用性（HAL=2nm99.95%排除可用性（HAL=2nm99.3%2.1.2.2.2告警時間：8s漏警概率：0.001誤警概率：3.33×10-7失敗排除概率：0.001檢測可用性（HAL=2nm99.95%排除可用性（HAL=2nm99.3%相當34.衛(wèi)星跟蹤能力同時跟蹤至少8顆星2.1.2.4同時跟蹤至少8顆星相當正常機動：2.1.2.5正常機動：35.動態(tài)跟蹤地速：250kt水平加速度：0.58g垂直加速度：0.5g最大加加速度：0.25g/s地速：250kt水平加速度：0.58g垂直加速度：0.5g最大加加速度：0.25g/s相當序號指標分類本標準指標國際標準說明章節(jié)指標異常機動地速：800kt水平加速度：2g垂直加速度：1.5g最大加加速度：0.74g/s異常機動地速：800kt水平加速度：2g垂直加速度：1.5g最大加加速度：0.74g/s36.位置數(shù)據(jù)輸出更新率不低于1Hz2.1.2.6.1不低于1Hz相當37.位置數(shù)據(jù)延遲/2.1.2.6.2≤500msGB中未規(guī)定說明：指標為設備內(nèi)部設計約束，國標主要考慮主要功能性能指標，對于內(nèi)部算法不做約束38.位置解算/2.1.2.6.3加權解算39.平滑/2.1.2.6.4200秒內(nèi)收斂（考慮）40.平滑偽距精度/2.1.2.6.4.1最低信號電平下：≤0.36m/s41.速度精度2.1.2.6.5水平：10m/s（可選）GB中未規(guī)定說明：RTCADO系列標準中速度精度為可選項，主要用于給機載ADS-B設備使用，本標準中規(guī)定的航空輔助導航