航空辅助导航北斗机载设备技术要求和测试方法 编制说明

1航空辅助导航北斗机载设备技术要求和测试方法编制说明化技术委员会（SAC/TC544）提出并归口，由航天恒星科星导航系统B1C频点进行辅助导航的实际使用需求，为目标飞行器在航路阶段进行辅2月印发的《关于印发北斗在运输航空领域应用分阶段推进方案的通知》，近期目标（2022-2027）主要为以针对定位和追踪功能的试点为主，同时瞄准远期目标完成推进准备相关工作，远期目标为（2027-2035）为继续支持北斗民航国际标准化工作组深入完好性数据在C919机型驾驶舱的显示，验证了北斗机载设备进行辅助导航的可行性。起草人员主要包括：王盾、孟斌、周中华、李泽明、蒋可心、张展、马振洋、龚博3序号姓名单位任务分工备注1王盾航天恒星科技有限公司顾问2孟斌航天恒星科技有限公司大纲制定3周中华航天恒星科技有限公司技术参数确定4李泽明航天恒星科技有限公司资料收集分析5蒋可心航天恒星科技有限公司标准编写6张展中国商用飞机有限责任公司意见收集整理7马振洋中国民航大学格式标准化8龚博渊中国商用飞机有限责任公司格式标准化9金志威中国民航大学国内外相关技术及标准翻译频段）》、RTCADO-316《基于GPS的ABAS增强系统机载设备最低性能标准》、《全球卫星导航系统（GNSS）L1频段频点机载有源天线设备最低性能标准》、有关现有标准，以及北斗在中国民用航空应用的实际实施情况，开始起2023年11月～2024年02月，编制组对收集的资料进行归类整理，组织人员进行4进行意见采纳及更改，明确本标准以RTCADO-316标准和CTSO-2C609标准中规定的a）全面性原则：本标准根据我国运输飞机、通航b）适应性原则：本标准根据航空辅助导航实际应用需求，与我国北斗机载设备的心指标保持一致性，明确了系统及组件的基本功能c）可操作原则：本标准瞄准北斗适航标准“五步走”中第三步独立式辅助导航的要确保该标准能够实现为飞行员在航路阶段提供辅助导航支撑，提升了标准5备预期为其他终端设备提供位置/速度/时间（PVT）等信息；本设备安全等级即因本设备失效而引起错误性信息，其为轻微失效状态（来源：CTSO-2C609第3.a(1)本文件适用于航空辅助导航北斗机载设备的本标准规定的设备主要用于民航运输飞机和通航飞机的辅助导航，61部分：公开服务信号B1C》制定定位精度为27m。误差源误差（米）备注空间4.6参考《北斗卫星导航系统公开服务性能规范（3.0版）》（2021年5月）表5-5，单星统计值控制0控制误差参考RTCADO-316第2.1.2.1节，不考虑用户电离层延迟补偿5.8经验参考值对流层延迟补偿0.25参考RTCADO-316第2.1.2.1节接收机噪声和分辨率5参考RTCADO-316第2.1.2.1节多路径0.45参考RTCADO-316第2.1.2.1节其他0参考RTCADO-316第2.1.2.1节系统UERE9定位（2drms）(HDOP×σ×2=1.5×9.0×2)277设备可接收北斗B1C卫星信号的最小输入功率为-136dBm，最大输入功率为根据民航领域CTSO-2C609《独立式辅助导航设备》附录1第2.2.1.2节与RTCADO-316《基于GPS的ABAS增强系统机载设备最低性能标准》的第2.1.2.2.2.1节提出892.2.4修订前后技术内容的对比（修订益序号指标分类本标准指标厂家1厂家2功能指标定位功能具备北斗定位功能，能够输出时间、位置、速度、水平位置品质因数（HFOM）和水平保护级（HPL）具备北斗定位功能，能够输出时间、位置、速度、水平位置品质因数（HFOM）和水平保护级（HPL）具备北斗定位功能，能够输出时间、位置、速度、水平位置品质因数（HFOM）和水平保护级（HPL）2.具备自检功能，当设备发生故障时可以通具备自检功能，当设备发生故障时可以通具备自检功能，当设备发生故障时可以通序号指标分类本标准指标厂家1厂家2过指示灯或其它方式进行故障指示过指示灯或其它方式进行故障指示过指示灯或其它方式进行故障指示卫星选择a)设备具备识别卫星完好性状态的能力，能够指示每颗北斗卫星/信号是“健康是“边缘的”；b)设备能够自动选择健康的北斗卫星/信号用于位置解算和完好性计算的卫星；c)设备能够位置解算和完好性监测中使用同一组卫星。d)当设备选择卫星组发生改变时，能够在5.2.5定义的告警时间内完成更改。a)设备具备识别卫星完好性状态的能力，能够指示每颗北斗卫星/信号是“健康是“边缘的”；b)设备能够自动选择健康的北斗卫星/信号用于位置解算和完好性计算的卫星；c)设备能够位置解算和完好性监测中使用同一组卫星。d)当设备选择卫星组发生改变时，能够在8s的告警时间内完成更改。a)设备具备识别卫星完好性状态的能力，能够指示每颗北斗卫星/信号是“健康是“边缘的”；b)设备能够自动选择健康的北斗卫星/信号用于位置解算和完好性计算的卫星；c)设备能够位置解算和完好性监测中使用同一组卫星。d)当设备选择卫星组发生改变时，能够在8s的告警时间内完成更改。4.告警输出当设备完好性监测或导航失效时，设备应提供告警指示当设备完好性监测或导航失效时，设备应提供告警指示当设备完好性监测或导航失效时，设备应提供告警指示性能指标定位精度水平：27m水平：3.77m水平：2.51m初始捕获300s57s42s7.卫星捕获62s55s53s卫星重捕获时间20s4s灵敏度和动态范围-136dBm~-115.5dBm（整个范围可能无法获得可接受的捕获和跟踪性能在附录A的干扰环境和天线热噪声密度为-172.5dBm/Hz条件下，设备应能跟踪最小信号输入功率为-133.5dBm的北斗卫星信号。-134dBm；-140dBm-134dBm；-142dBm序号指标分类本标准指标厂家1厂家2存在干扰时的完好性当干扰信号的功率高于附录A中所规定的值时，对于可能输出误导信息的情况，设备应在告警时间内提供相应的完好性保障。当干扰条件恢复到附录A中要求且满足初始捕获条件时，设备应在5分钟内自动恢复到稳态运行状态。满足完好性要求满足完好性要求阶跃检测探测到大于700米的伪距阶跃满足要求满足要求FDE提供完好性监测告警时间：8s漏警概率：0.001误警概率：3.33×10-7失败排除概率：0.001检测可用性（HAL=2nm99.95%排除可用性（HAL=2nm99.3%满足要求满足要求动态跟踪航空器在进行正常机动时,设备应满足本文件规定的精度要求、卫星捕获时间要求和卫星重捕获要求满足要求满足要求在异常机动情况下,设备不应输出误导性信息；当航空器从异常机动恢复到正常机动时,应满足本标准规定的卫星重捕要求。满足要求满足要求位置数据输出更新率不低于1Hz5Hz经济效果：我国作为全球人口最多、经济增长速度最预计到2042年，全球对新商用飞机的需求将规划，未来机载设备更换为北斗相关产品带来的序号指标分类本标准指标国际标准说明章节指标功能指标适航性/设计和生产适用于安装GB中未规定说明：根据第一次草案评审建议，国标中不建议编写关于无法测试的描述性指标。一般性能/完成所定义预期功能阻燃性/材料具有阻燃性设备接口/与飞机上其他设备无相互影响20.测试影响/测试程序不会对设备性能产生不利影响21.卫星不健康/边缘a)设备具备识别卫星完好性状态的能力，能够指示每颗北斗卫星/信号b)设备能够自动选择健康的北斗卫星/信号用于位置解算和完好性计算的卫星；c)设备能够位置解算和完好性监测中使用同一组卫星。d)当设备选择卫星组发生改变时，能够在5.2.5定义的告警时间内完成更改。检测GPSL1电文，符合条件的GPS卫星定义为不健康相当22.卫星健康检测GPSL1电文，识别健康卫星23.卫星选择2.1.1.4自动选择用于定位解算和完好性算法的卫星；不使用不健康状态的卫星；选择解算卫星改变时应在告警时间内完成。24.保护级设备应输出水平保护级设备应输出水平保护级相当25.导航告警当设备完好性监测或导航失效时，设备应提供告警指示设备应在任何以下情况开始的1秒内提供失去导航能力的指示或输出：相当说明：此处作为设备功能进行表述，具体序号指标分类本标准指标国际标准说明章节指标2.设备失效或故障；3.由于可用卫星数量不足，导致持续5s或更长的时间无法进行定位解算；4.FDE未在8s内排除检测到的故障。在上述情况终止后，设备应立即恢复正常运行状态。指标在完好性性能中体现26.性能指标初始捕获时间300s2.1.1.5300s相当2.1.1.6优于27.卫星捕获时间62s80s保持一致28.卫星重捕获时间20s2.1.1.720s相当设备可接收北斗B1C卫星信号的最小输入功率为-136dBm，最大输入功率为-115.5dBm信号（尽管在整个范2.1.1.8设备可接收GPSL1卫星信号的最小输入功率为-136.5dBm，最大输入功率为-115.5dBm信号（尽管在整个范围内可能无法获得可接受29.灵敏度和动态范围围内可能无法获得可接受的捕获和在附录A的干扰环境和天线热噪声密度为-172.5dBm/Hz条件下，设备应-133.5dBm的北斗卫星信号。在附录A的干扰环境和天线热噪声密度为-172.5dBm/Hz条件下，设备应能跟踪最小信号输入功率为-134dBm的GPS卫星信号,最大信号输入功率为-121dBm的GPS卫星信号。相当保持一致序号指标分类本标准指标国际标准说明章节指标30.存在干扰时的完好性当干扰信号的功率高于附录A中所规定的值时，对于可能输出误导信息的情况，设备应在告警时间内提供相应的完好性保障。当干扰条件恢复到附录A中要求且满足初始捕获条件时，设备应在5分钟内自动恢复到稳态运行状态。2.1.1.10当干扰信号功率高于附件中规定值，设备在告警时间内输出误导信息应满足适用的完好性要求。极端条件下，可以输出导航告警，但不应该输出误导信息。对于初始捕获，应在干扰条件回到回到稳定状态相当31.定位精度水平：27m2.1.2.1水平：32m优于说明：根据北斗电文误差进行修改，与CTSO-2C609保持一致32.阶跃检测探测到大于700米的伪距阶跃探测到大于700米的伪距阶跃相当33.FDE提供完好性监测告警时间：8s漏警概率：0.001误警概率：3.33×10-7失败排除概率：0.001检测可用性（HAL=2nm99.95%排除可用性（HAL=2nm99.3%2.1.2.2.2告警时间：8s漏警概率：0.001误警概率：3.33×10-7失败排除概率：0.001检测可用性（HAL=2nm99.95%排除可用性（HAL=2nm99.3%相当34.卫星跟踪能力同时跟踪至少8颗星2.1.2.4同时跟踪至少8颗星相当正常机动：2.1.2.5正常机动：35.动态跟踪地速：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相当序号指标分类本标准指标国际标准说明章节指标异常机动地速：800kt水平加速度：2g垂直加速度：1.5g最大加加速度：0.74g/s异常机动地速：800kt水平加速度：2g垂直加速度：1.5g最大加加速度：0.74g/s36.位置数据输出更新率不低于1Hz2.1.2.6.1不低于1Hz相当37.位置数据延迟/2.1.2.6.2≤500msGB中未规定说明：指标为设备内部设计约束，国标主要考虑主要功能性能指标，对于内部算法不做约束38.位置解算/2.1.2.6.3加权解算39.平滑/2.1.2.6.4200秒内收敛（考虑）40.平滑伪距精度/2.1.2.6.4.1最低信号电平下：≤0.36m/s41.速度精度2.1.2.6.5水平：10m/s（可选）GB中未规定说明：RTCADO系列标准中速度精度为可选项，主要用于给机载ADS-B设备使用，本标准中规定的航空辅助导航