地基增強系統的發(fā)展與應用

杜海浪,袁春娟

（中國飛行試驗研究院飛行部,西安 710000）

地基增強系統的發(fā)展與應用

杜海浪,袁春娟

（中國飛行試驗研究院飛行部,西安 710000）

隨著衛(wèi)星導航系統的快速發(fā)展，以及陸基導航的固有缺陷，空中交通管理系統將逐步從陸基導航系統向星基導航系統過渡，地基增強系統（GBAS）應運而生，本文介紹GBAS系統的發(fā)展、基本組成及功能，設計了某機場建設GBAS系統的建設方案，并對未來GBAS系統在該機場的應用進行描述和分析。

GBAS系統;進近著陸;衛(wèi)星導航

衛(wèi)星導航系統可以提供全球、全天候、連續(xù)實時的導航，空中交通管理系統從現有陸基導航系統向星基導航系統過渡已成為未來發(fā)展的必然趨勢。國際民航組織提出了地基增強系統（GBAS）的概念。GBAS系統是當前國際民航組織認可唯一支持I類精密進近運行的衛(wèi)星導航系統，也是航空系統組塊升級（ASBU）中導航部分的核心技術之一，其為進近及著陸階段的航空器提供精密進近服務，直接關系航空運行安全。但由于GBAS系統屬于新技術，各國民航當局都需要在系統投入運行前進行安全驗證與評估，確認系統與技術能夠滿足本國航空安全運行需要。

目前，我國軍機使用的著陸設備主要為微波著陸系統，維護維修成本高，而且需要進行定期校飛。民機使用的主要著陸設備為儀表著陸系統，它的信號受場地影響較大，目前只具有I類的著陸引導能力，所有飛機必須按照飛行程序規(guī)定的單一下滑道實現著陸。隨著全球衛(wèi)星導航技術的廣泛應用，GBAS系統已越來越受到各國民航空管系統的重視，它不受地形的限制，使飛機采取連續(xù)下降進近的運行方式，達到I類或更高的精密進近和引導著陸。我國民航計劃在未來20年內，實現陸基著陸系統向星基著陸系統的過渡。

1 GBAS著陸系統介紹

1.1 基本組成及功能

GBAS的系統結構主要是由三部分組成：衛(wèi)星系統部分、地面系統部分、機載系統部分。

GPS/GBAS三個主要部分分別是：

衛(wèi)星系統部分，用于產生目標測距信號。

地面系統部分，提供地面固定站的差分修正信息和其它相關信息的VDB信號。

機載系統部分，包含接收和處理衛(wèi)星定位信號和修正信號的機載設備，用于計算并輸出位置的解，以及相對于參考路徑的偏離值，并適時通告。

衛(wèi)星系統部分是為飛機機載設備和地面系統提供所需的測距信號的，地面系統部分根據接收到的信號和自身位置信息生成差分修正信息、完好性信息以及其他相關數據，包括為進近的飛機進行導航的三維幾何路徑，形成無限延伸的一條直線作為最終的進近路徑，數據通過通信設備傳到機載系統。

機載系統使用衛(wèi)星信號計算差分修正位置估計值，并產生相對于最終進近路徑的偏差信號，且偏差與當前儀表著陸系統接收機提供的偏差相兼容。機載系統還可提供系統性能適時通告，和輸出有完好性信息的位置、速度和時間。

1.2 GBAS著陸系統的優(yōu)勢

1.2.1 提高機場和終端區(qū)容量

GBAS著陸系統的應用將充分縮小飛機的縱向和側向間隔，提高機場和終端區(qū)容量。

1.2.2 優(yōu)化飛行程序，提高運行效率

GBAS著陸系統的使用將大大提高飛行運行效率。

1.2.3 可多跑道覆蓋，降低機場著陸引導設備成本

與陸基導航著陸系統相比，GBAS系統能夠實現多跑道覆蓋，可降低機場著陸引導設備的成本。

1.2.4 解決地形復雜地區(qū)或高原機場進近著陸引導問題

不少機場需要建在在無人區(qū)和地形復雜的地區(qū)，因此陸基導航設備會存在建設，維護困難的問題，因此在這些地區(qū)，只能采用效率極低的進場程序。GBAS著陸系統的應用將解決這些機場的進近和著陸引導問題。

2 機場GBAS系統建設方案

通過對某機場業(yè)務和需求的綜合考慮，建設的GBAS系統由三部分組成：GBAS地面系統、GBAS機載接收機、GBAS監(jiān)測系統。

3 某機場GBAS系統應用構想

3.1 GBAS的類ILS進近飛行

ILS是在跑道中心延長線一定角度范圍內利用電磁波信號向空中建立一個狹窄的“通道”，飛機ILS 機載接收設備通過接收該電磁信號，確定其與跑道中心線的相對位置，若飛機在該“通道”中央飛行，則表示飛機沿正確方向接近跑道, 并平穩(wěn)地下降高度，可以安全進近并著陸。

GBAS進近飛行就是將GBAS作為進近引導的主用導航系統，而將目前廣泛使用的儀表著陸系統（ Instrument Landing System，ILS）作為備用導航系統，實施進近飛行。

3.2 GBAS連續(xù)下降進近

目前的進近著陸系統不夠精確，飛機鎖定跑道、緩慢下降的過程中，飛行員必須給飛機留有余地。未來安裝GBAS著陸系統后，飛機可以通過GBAS提供的精確定位和進近信息運行，不必留更多的余地，可以縮短進近距離和時間，節(jié)約成本，減少開支。

3.3 GBAS用于定位的性能分析與應用

使用GBAS系統給機載用戶進行定位服務。分析其定位服務保護級，并將其定位結果和雷達定位結果相比較。

3.4 GBAS測量值誤差的精確估計

通過大地估計誤差會損失系統的連續(xù)性和可用性；過小地估計誤差會損失系統的完好性。 GBAS系統具有自我修正誤差的能力，在不斷的飛行保障中，利用GPS差分技術，系統能夠將飛機進近路徑的誤差降至最低。

4 結束語

GBAS地基增強系統的應用可以大大降低飛機對地面無線電導航設備的依賴，利用飛機現代化的機載導航設備及GBAS系統引導飛機著陸，使飛機沿著精準定位的航跡飛行，，即使地面設備故障，也能安全精確地著陸，GBAS系統的使用將會極大提升飛行安全，減少由天氣原因而造成的復飛和返航。GBAS地基增強系統的建立可以提高飛機的定位精度，減少飛行間隔，降低飛行時間，增加飛行密度，提高飛行運輸及著陸能力。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.063

杜海浪（1984-）,男,陜西澄城人,本科,工程師,主要研究方向：通訊導航與監(jiān)視。