韓國增強衛星系統 （KASS） 是韓國的星基增強系統 （SBAS），目前由韓國宇宙航空研究院 （KARI） 開發。其任務是在韓國地區提供符合國際民用航空組織 （ICAO） SARPS 附件 10 [1] 的 SBAS 服務，服務水平達到規定 的APV I級別。 KASS 將為民用航空提供安全關鍵服務，以及可供其他形式的運輸以及可能的其他位置、導航和授時 （PNT） 應用提供開放式服務。為了在約定的服務區域內為配備適當設備的用戶提供改進的 GNSS 導航服務，KASS 將廣播美國全球定位系統 （GPS） 標準定位服務 （SPS） 的增強信號。增強信號將提供 GPS 衛星、軌道和時鐘的校正以及軌道/時鐘殘余誤差的完好性邊界，以及電離層延遲的校正和完好性邊界。 增強信號將由兩顆對地靜止地球軌道 （GEO） 衛星廣播，并由 GPS/SBAS 用戶設備用于計算導航解決方案。

泰雷茲阿萊尼亞宇航公司是這一開發項目的行業主要承包商。

1. 深入了解 KASS

（1）KASS 系統實施從不同制造商或服務提供商處獲得的以下部分：

? 地面段，包括 KASS的 參考站 （KRS）、冗余處理站 （KPS）、控制站 （KCS）、上行鏈路站 （KUS） 和外部數據接口網絡。

? 網絡段，確保分布在韓國的所有子系統 （WAN） 和 WAN 網絡監控 （WNM） 之間的通信網絡。

? 空間段，包括 兩個GEO 上的導航有效載荷。

KASS 系統部署于 2020 年底開始，并于 2022 年底完成，地面段與 GEO 衛星 （MEASAT-3D） 集成。 KASS 導航信號自 2022 年 12 月起通過開放服務配置（消息類型 0/2 廣播）進行廣播。最終的系統認證于 2023 年 12 月進行，從而可以開始安全生命服務。這里介紹了整體 KASS 架構，以及在完全部署 KASS 操作配置的情況下，在站點認證階段獲得的性能結果。

（2）KASS 系統旨在確保四個安全關鍵服務級別：

? 在仁川 FIR 地區上空的途中，到達初始巡航高度后的航段，直到開始下降到目的地。

? 仁川 FIR 區域上的終端，用于從飛機下降到初始進近修復。

? 仁川 FIR 區域上的 NPA，用于航空中的非精密進近 （NPA），使用橫向引導但不使用垂直引導的儀表進近和著陸。

? 在韓國陸地（包括濟州島）上空進行 APV I，用于垂直制導的精密進近。

KASS 將在仁川 FIR 地區提供開放服務。圖 1 顯示了 KASS 服務區域。 KASS 旨在成為一個系統的系統，確保以下主要功能：

? 在大韓民國的不同地點收集 GPS 數據（將來可能在其他州收集）。

? 根據 KASS 的 GPS 衛星測距測量計算校正和相關的完好性邊界。

? 電文格式符合 ICAO SARPS 附件 10 [1] 和 RTCA MOPS 229-D 變更 1 [2] 中標準化的 SBAS 用戶界面。

? 將攜帶這些電文的信號上行傳輸到 KASS GEO 上的導航有效載荷。

? 將轉頻后信號廣播給用戶。

（3）KASS 架構的主要元素是：

? 7 個 KRS 站點上的 14 個 KRS（參考站）頻道。

? 兩個 KPS（處理單元）和兩個 KCS（監測和控制單元）部署在兩個主要控制中心站點。

? 在 3 個 KUS 衛星廣播站點部署了 3 個 KUS（上行鏈路站）。

? 確保站點間數據交換的廣域網。

圖 2 顯示了整個 KASS 架構。

（4）關鍵性能參數

在分析框架中，評估 KASS 性能以驗證 SBAS 的主要要求。

衛星導航系統的性能可以通過五個標準來表示：精度、完好性、連續性、可用性和警報時間 （TTA）。

精度特征是用戶位置的計算值與實際值之間的差值。完好性風險是指在操作期間，無論來源如何，錯誤都可能導致計算出的位置誤差超過最大允許值（稱為警報限制）的概率，并且未在特定 TTA 中通知用戶。警報限制是在特定 TTA 中發出警報之前，用戶位置解決方案中允許的最大誤差。此警報限制取決于飛行階段，每個用戶都有責任根據 SBAS SIS 提供的信息確定自己在給定操作階段的此限制的完好性。系統 TTA 定義為從警報情況發生到警報在駕駛艙中顯示的時間。檢測警報條件的時間作為完好性的一個組成部分。連續性特征定義了系統在用戶計劃的操作期間（例如飛機的著陸階段）不間斷地執行其功能的能力。它被評估為從操作開始時完成精度和完好性標準的那一刻起，它們在操作期間保持不變的概率。 最后，可用性特征是在某個地理區域內滿足準確性、完整性和連續性標準的時間百分比。

（5）性能要求包括：

? 無故障條件下的系統性能。

? Feared Events（GPS FE、KRS FE、硬件 FE）之前的系統性能。

在系統鑒定時評估的附加系統性能是 KASS 系統時間與 GPS 系統時間的同步，該同步應保持在 50 ns 的范圍內。

2. 總體績效資格認證活動結果

性能鑒定階段于 2022 年 12 月至 2023 年 6 月進行。對四個不同的時期進行了深入分析。表 3 列出了合并性能結果（所有觀察期的平均值）。此外，在整個資格測試活動期間沒有提出完好性問題。

3. 關注 5 月至 6 月最終測試階段的全球表現

顯示的最終性能結果是在 2023 年 5 月 24 日至 2023 年 6 月 6 日的 15 天內計算得出的。

（1）衛星校正的完好性

為了顯示每個 GPS 衛星的衛星校正的完整性，使用 UDRE 安全指數的概念來評估完整性裕度。UDRE 安全指數定義為比率。 2023 年 5 月 30 日的 UDRE 安全指數計算結果表明，在這一天，所有 GPS 衛星的衛星 SFI 都保持在 1 以下，這表明 KASS 廣播的 UDRE 校正的完好性裕度很大。

（2）電離層校正的完好性

為了顯示每個 IGP 的電離層校正的完整性，使用了 GIVE 安全指數的概念。GIVE 安全指數定義為比率。實際顯示了 2023 年 5 月 30 日期間的 GIVE 安全指數計算結果表明，當天所有 IGP 的電離層 SFI 都保持在 2.6 以下，這表明 KASS 廣播的電離層校正具有較大的完好性裕量。鑒于衛星校正和電離層校正的完好性評估，無故障條件對完整性風險的貢獻與真實數據可以忽略不計，并且與系統部署之前使用的綜合場景獲得的結果相似。

（3）用戶級別的準確性

用戶位置在東經 124° 到 134° 的經度網格上定義，以及北緯 30° 到 39° 的緯度網格，步長為 1°。演示僅限于 APV I 服務級別。其他服務的性能要求也得到滿足。 水平和垂直導航服務誤差（HNSE 和 VNSE）以米為單位顯示每個用戶位置。對于 APV I 服務（95 個百分位），將計算整個觀察期間的性能。

精度性能證明了 KPS 算法非常好的行為，在垂直軸和水平軸上都以高效和高精度校正了 GPS 軌道、時鐘和電離層。

（4）服務可用性

對于 APV I 服務，KASS 性能為：

APV I 服務在整個服務區域內的可用性得到充分保證。某些可用性下降僅限于最南端、任何 KASS 服務區域之外，并且不會影響性能。

對于 NPA/碼頭/航路服務，KASS 的性能為：

NPA 服務可用性在整個服務區域得到 100% 保證。

（5）服務連續性風險

對于 APV I 服務，KASS 性能顯示表明，APV I 服務在韓國陸地（包括濟州島）的連續性得到充分保證。

對于NPA/Terminal/En-route 服務，KASS 性能顯示表明，NPA/碼頭/航路服務的連續性在對應于仁川 FIR 的整個服務區域得到充分保證。

（6）KASS 網絡時間同步性能

KASS 導航算法確保 KASS 網絡時間 （KNT） 與 GPS 系統時間同步。同步性能的計算方式和結果表明，KASS 系統時間與 GPS 系統時間同步保持在 5 ns 的范圍內，符合最大指定值 50 ns。

（7）本地參考點的績效達成

KASS 系統在主控中心級功能上實施在線性能監控，從而可以近乎實時地驗證所實現的性能并報告每日性能整合。結果表明， 2023 年 5 月 14 日一整天在位于濟州跟蹤站 （JJT） 的 KASS 參考站達到的每日性能。 在參考站實現的水平性能證實了整體 KASS 性能，特別是應用 SBAS 校正后的殘余誤差分布在 95% 的 1.2 m 范圍內。保護限制計算還顯示，與 40 m 處的警報限制相比，裕量很大，從而確保完整的服務可用性。在參考站實現的垂直性能也反映了全球 KASS 性能。應用 SBAS 校正后的殘余誤差分布小于 2.6 m。保護限制計算還顯示，與 50 m 處的警報限制相比，具有良好的裕量，從而確保完整的服務可用性。

4. 結論

獲得的性能測試結果顯示了KASS非常好的精度、連續性、完好性和可用性。KASS 信號目前正在廣播生命安全服務。下一步計劃步驟將是宣布生命安全、服務可用性和集成目前正在開發的第二顆 GEO 衛星。