地基增强系统的发展与应用

卫星导航系统可以提供全球、全天候、连续实时的导航，空中交通管理系统从现有陆基导航系统向星基导航系统过渡已成为未来发展的必然趋势。国际民航组织提出了地基增强系统(GBAS)的概念。GBAS系统是当前国际民航组织认可唯一支持I类精密进近运行的卫星导航系统，也是航空系统组块升级(ASBU)中导航部分的核心技术之一，其为进近及着陆阶段的航空器提供精密进近服务，直接关系航空运行安全。但由于GBAS系统属于新技术，各国民航当局都需要在系统投入运行前进行安全验证与评估，确认系统与技术能够满足本国航空安全运行需要。

目前，我国军机使用的着陆设备主要为微波着陆系统，维护维修成本高，而且需要进行定期校飞。民机使用的主要着陆设备为仪表着陆系统，它的信号受场地影响较大，目前只具有I类的着陆引导能力，所有飞机必须按照飞行程序规定的单一下滑道实现着陆。随着全球卫星导航技术的广泛应用，GBAS系统已越来越受到各国民航空管系统的重视，它不受地形的限制，使飞机采取连续下降进近的运行方式，达到I类或更高的精密进近和引导着陆。我国民航计划在未来20年内，实现陆基着陆系统向星基着陆系统的过渡。

1 GBAS着陆系统介绍

1.1 基本组成及功能

GBAS的系统结构主要是由三部分组成：卫星系统部分、地面系统部分、机载系统部分。

GPS/GBAS三个主要部分分别是：

卫星系统部分，用于产生目标测距信号。

地面系统部分，提供地面固定站的差分修正信息和其它相关信息的VDB信号。

机载系统部分，包含接收和处理卫星定位信号和修正信号的机载设备，用于计算并输出位置的解，以及相对于参考路径的偏离值，并适时通告。

卫星系统部分是为飞机机载设备和地面系统提供所需的测距信号的，地面系统部分根据接收到的信号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关数据，包括为进近的飞机进行导航的三维几何路径，形成无限延伸的一条直线作为最终的进近路径，数据通过通信设备传到机载系统。

机载系统使用卫星信号计算差分修正位置估计值，并产生相对于最终进近路径的偏差信号，且偏差与当前仪表着陆系统接收机提供的偏差相兼容。机载系统还可提供系统性能适时通告，和输出有完好性信息的位置、速度和时间。

1.2 GBAS着陆系统的优势

1.2.1 提高机场和终端区容量

GBAS着陆系统的应用将充分缩小飞机的纵向和侧向间隔，提高机场和终端区容量。

1.2.2 优化飞行程序，提高运行效率

GBAS着陆系统的使用将大大提高飞行运行效率。

1.2.3 可多跑道覆盖，降低机场着陆引导设备成本

与陆基导航着陆系统相比，GBAS系统能够实现多跑道覆盖，可降低机场着陆引导设备的成本。

1.2.4 解决地形复杂地区或高原机场进近着陆引导问题

不少机场需要建在在无人区和地形复杂的地区，因此陆基导航设备会存在建设，维护困难的问题，因此在这些地区，只能采用效率极低的进场程序。GBAS着陆系统的应用将解决这些机场的进近和着陆引导问题。

2 机场GBAS系统建设方案

通过对某机场业务和需求的综合考虑，建设的GBAS系统由三部分组成：GBAS地面系统、GBAS机载接收机、GBAS监测系统。

3 某机场GBAS系统应用构想

3.1 GBAS的类ILS进近飞行

ILS是在跑道中心延长线一定角度范围内利用电磁波信号向空中建立一个狭窄的“通道”，飞机ILS 机载接收设备通过接收该电磁信号，确定其与跑道中心线的相对位置，若飞机在该“通道”中央飞行，则表示飞机沿正确方向接近跑道， 并平稳地下降高度，可以安全进近并着陆。

GBAS进近飞行就是将GBAS作为进近引导的主用导航系统，而将目前广泛使用的仪表着陆系统( Instrument Landing System，ILS)作为备用导航系统，实施进近飞行。

3.2 GBAS连续下降进近

目前的进近着陆系统不够精确，飞机锁定跑道、缓慢下降的过程中，飞行员必须给飞机留有余地。未来安装GBAS着陆系统后，飞机可以通过GBAS提供的精确定位和进近信息运行，不必留更多的余地，可以缩短进近距离和时间，节约成本，减少开支。

3.3 GBAS用于定位的性能分析与应用

使用GBAS系统给机载用户进行定位服务。分析其定位服务保护级，并将其定位结果和雷达定位结果相比较。

3.4 GBAS测量值误差的精确估计

通过大地估计误差会损失系统的连续性和可用性;过小地估计误差会损失系统的完好性。 GBAS系统具有自我修正误差的能力，在不断的飞行保障中，利用GPS差分技术，系统能够将飞机进近路径的误差降至最低。

4 结束语

GBAS地基增强系统的应用可以大大降低飞机对地面无线电导航设备的依赖，利用飞机现代化的机载导航设备及GBAS系统引导飞机着陆，使飞机沿着精准定位的航迹飞行，，即使地面设备故障，也能安全精确地着陆，GBAS系统的使用将会极大提升飞行安全，减少由天气原因而造成的复飞和返航。GBAS地基增强系统的建立可以提高飞机的定位精度，减少飞行间隔，降低飞行时间，增加飞行密度，提高飞行运输及着陆能力。