淺談航行新技術(shù)之GLS

趙趕超++向小軍

文章編號：2095-6835（2017）10-0061-01

摘 要：地基增強型衛(wèi)星著落系統(tǒng)——GLS，這是一項利用衛(wèi)星對飛機著落進行定位計算的技術(shù)。在飛機飛行階段，下滑著陸時對定位精度的要求非常高，普通的全球定位系統(tǒng)（GPS）雖然具有可靠性、準確性，但無法滿足飛機的著落階段的精度要求。因此，需要建立一套獨立的誤差修正系統(tǒng)，對飛機的定位數(shù)據(jù)進行修正。只有這樣，才有可能滿足飛機著陸所需的精度要求。對GLS進行了簡單介紹，以便于這項新技術(shù)更好地應(yīng)用到中國民航。

關(guān)鍵詞：GLS；定位精度；誤差修正；儀表導(dǎo)航

中圖分類號：V249.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.061

1 發(fā)展史

20世紀一二十年代，跑道燈光系統(tǒng)應(yīng)用于夜航；20世紀20年代儀表導(dǎo)航出現(xiàn)，飛機上有了簡單的儀表，靠人工計算得出飛機的位置；20世紀30年代出現(xiàn)了無線電導(dǎo)航，首先使用的是中波四航道無線電信標和無線電羅盤；20世紀40年代初，我國開始研制了超短波的伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)和儀表著陸系統(tǒng)（見無線電控制著陸）；20世紀50年代初，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)用于飛機導(dǎo)航，50年代末出現(xiàn)了多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)；20世紀60年代，開始使用了遠程無線電羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)，作用距離達到了2 000 km。為了滿足軍事上的需要，還研制出了塔康導(dǎo)航系統(tǒng)，后來又出現(xiàn)了伏爾塔克導(dǎo)航系統(tǒng)及超遠程的奧米加導(dǎo)航系統(tǒng)，作用距離已達到10 000 km。

1963年出現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航，20世紀70年代以后發(fā)展為了全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)。2003年，ICAO新航行系統(tǒng)概念出現(xiàn)，即以衛(wèi)星導(dǎo)航及其應(yīng)用技術(shù)為驅(qū)動的4大核心技術(shù)，包括全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、空地協(xié)同監(jiān)視、自主飛行和基于性能的運行。

2 運行背景

在中國民航快速發(fā)展的今天，大量中小機場陸續(xù)投入使用。然而，有些機場地處偏遠山區(qū)，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟不足以支持ILS設(shè)備的購置與養(yǎng)護，甚至部分機場受地形限制無法安裝ILS設(shè)備。雖然RNP APCH/RNP AR等類精密進近技術(shù)可以部分替代精密進近飛行階段，但無法覆蓋最后進近和著陸滑跑全過程，不能消除此階段的人為因素風(fēng)險與滿足最低運行標準，也限制了機場運行容量的增長。GLS作為民航總局推廣的4個新技術(shù)之一，在中國民航的持續(xù)、快速、健康發(fā)展中起到了重要作用。

3 國內(nèi)外現(xiàn)狀

FAA歷時10年，實現(xiàn)了實驗室、原型機、系統(tǒng)的標準化。2009年，首套LAAS系統(tǒng)獲得FAA系統(tǒng)設(shè)計認證；2011年，在Memphis和Newark開展CAT I LAAS地面系統(tǒng)的設(shè)施和運行認證Newark計劃，驗證了LAAS在復(fù)雜空域環(huán)境下的運行能力，提供了高擁塞終端區(qū)的空域間隔；2013年，完成了休斯頓機場的GLS運行批準，并開始GLS運行。

2006年，GBAS設(shè)備安裝在悉尼機場；2009年，德國在不萊梅機場啟動GBAS設(shè)備的審定工作，2012年完成審定，完成第一個GLS著陸；2009年，柏林航空成為世界首家獲批運行GLS的航空公司在數(shù)個機場部署GBAS測試系統(tǒng)，并開展了GLS平行進近的研究，將繼續(xù)支持GLS CAT II/III研究和標準化，目前，在西班牙馬拉格機場、德國不萊梅機場投入使用；2012-12，澳航開始在悉尼進行GLS運行試驗和評估，B737-800和A380機型在目視氣象條件下完成，包括平行跑道運行和自動著陸。

我國于2015-05啟動該項目，2015-05—2015-07，對國際上的相關(guān)資料進行收集、整理、翻譯；2015-08—2015-09完成《GLS運行批準指南》（草稿）；2015-11-03召開了《衛(wèi)星著陸系統(tǒng)運行批準指南》（初稿）討論會；2015-11-23，民航局就《指南》在全行業(yè)征求意見；2015-12，民航局《關(guān)于下發(fā)<衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GLS）運行批準指南>的通知》（局發(fā)明電〔2015〕3494號）指出，根據(jù)具體運行需求，使用具備GLS 設(shè)備飛機的航空運營人可適時申請GLS 補充運行合格審定，獲取GLS 運行資格。

4 GLS運行原理

由于衛(wèi)星鐘、接收機鐘的誤差以及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層中的延遲等因素存在，實際測出的距離A與衛(wèi)星到接收機的幾何距離B有一定的差值。因此，一般稱量測出的距離為偽距。作為差分衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一種，GBAS利用由地基接收裝置所探測到的偽距觀測值來對GNSS星群產(chǎn)生的差分進行矯正，然后將這些矯正過的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)鏈的形式發(fā)給機載接收機；機載接收機采用這些矯正過的數(shù)據(jù)，提取出一套修正的偽距值，利用這些偽距值計算出一個更加準確的位置信息。由于地基接收裝置與機載接收機之間的相對位置較短，大多數(shù)的有效位誤差源可以通過差分比對進行消除。

5 運行優(yōu)勢

GLS的運行優(yōu)勢有以下4個：①GLS相比于傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)勢是使用成本低，設(shè)備的價格為傳統(tǒng)盲降設(shè)備的1/3.傳統(tǒng)盲降需要1年進行2次校飛，且校飛時需要關(guān)閉；GLS設(shè)備2年進行1次維護，不需要校飛，維護期間設(shè)備可正常工作，1套設(shè)備可基本滿足機場所有跑道的精密進近需求（26個進近程序），頻率占用更少（25 kHz）。②場地要求低。無ILS臨界區(qū)保護限制，特別是實施Ⅱ、Ⅲ類運行，機場場地改造和保護成本會大幅降低，并為某些因地理條件限制無法安裝ILS設(shè)備的機場/跑道提供精密進近（山區(qū)、特殊機場）。③信號穩(wěn)定。不易受地面、空中活動的影響，為縮小管制間隔（特別是CAT II/III 類運行時，五邊前后機之間的間隔）創(chuàng)造了條件。④運行靈活。與RNAV/RNP協(xié)同實現(xiàn)曲線進近，跑道入口、最后進近下滑角易于調(diào)整，可應(yīng)用于降低機場噪聲、縮短尾流間隔，降低了管制員、飛行員的工作負荷，提高了機場交通流的順暢性。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕