GBS與ILS功能比較

趙志軍

摘 要：GBAS（Ground Based Augmentation System，地基增強系統(tǒng)）作為衛(wèi)星導航的重要子系統(tǒng)，不僅可以為民航機場終端區(qū)飛機提供精密進近、著陸引導，還能提供基于衛(wèi)星導航技術的其它導航數(shù)據(jù)。在簡單介紹GBS相關概念的基礎上，細致比較了GBS和傳統(tǒng)的具備進近引導ILS（Instrument Landing System，儀表著陸系統(tǒng)）的功能的區(qū)別，使業(yè)內(nèi)人士對新一代衛(wèi)星導航技術的特點和優(yōu)勢有一個初步的了解。

關鍵詞：GBAS；衛(wèi)星導航；衛(wèi)星導航；GPS系統(tǒng)

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.118

文章編號：2095-6835（2016）20-0118-01

GBAS是衛(wèi)星導航中重要的子系統(tǒng)，它是取代目前廣泛應用的ILS的主要選擇。在“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)日益完善的基礎上，中國民航正在積極進行衛(wèi)星導航相關應用建設，因此，對GBAS進行了解和認識是必要的。

1 GBS簡介

GBS是應用于航空器進行精密進近的差分GPS（Differential GPS，DGPS）系統(tǒng)。由于GPS系統(tǒng)存在定位誤差，包括衛(wèi)星星鐘誤差、軌道誤差、電離層誤差、對流層誤差、多路徑誤差、接收天線相位中心誤差、接收機鐘差等誤差，因此必須改善和增強衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度、完好性、可用性和連續(xù)性指標。

綜合利用偽距差分定位和一系列完好性監(jiān)視算法，提高衛(wèi)星導航的精度、完好性、可用性、連續(xù)性的指標，使機場終端區(qū)空域范圍內(nèi)的配置相應機載設備的飛機獲得精密進近、著陸引導服務。通過地基增強，可以使系統(tǒng)達到三類精密進近的性能要求。

在終端區(qū)局域，使用增強衛(wèi)星導航技術有顯著的優(yōu)勢：①提高機場和終端區(qū)容量；②提高運行效率，飛行程序先進；③降低機場著陸引導設備成本，能提供多跑道覆蓋；④解決西部地區(qū)高原機場進近著陸引導問題。

2 GBS組成及功能

2.1 系統(tǒng)組成

GBS包括空間的衛(wèi)星信號，地面的基準接收機、地面處理站、VDB，機載的MMR、FMS、飛行控制與顯示。

空間系統(tǒng)的功能是向地面站和飛機提供衛(wèi)星信號；地面設備的功能是計算每個可見衛(wèi)星的偽距差分修正值，監(jiān)視差分修正過程，向機載GBAS設備廣播修正數(shù)據(jù)，向飛機提供可見衛(wèi)星的完好性情況，最終提供進近段（FAS）數(shù)據(jù)源可用性預測信息。

機載設備的功能是對GNSS和GBAS信號進行接收和解碼，測量每顆可見衛(wèi)星的偽距，提取衛(wèi)星修正、完好性信息和地面子系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)，使用GBAS差分修正，提供預定進近航跡的引導信號。

地面系統(tǒng)的工作過程是：終端區(qū)域布置的GBAS地面站（通常為4個）基準接收機接收GNSS信號，并生成觀測量信息，傳送給地面處理設施計算出差分校正和完好性信息，然后將計算結果發(fā)送到VHF數(shù)據(jù)廣播電臺，數(shù)據(jù)廣播電臺在服務區(qū)內(nèi)發(fā)射局域增強信號GBAS數(shù)據(jù)和進近座標。

2.2 功能

GBS除了能提供一、二、三類精密進近引導、著陸及復飛引導外，還可以利用系統(tǒng)輸出的時間、位置、速度信息在支持衛(wèi)星導航的其它系統(tǒng)的輔助下完成區(qū)域導航及場面監(jiān)視等功能。

2.2.1 起飛

在有其它設備（例如平視顯示引導系統(tǒng)）和滿足特定的操作需求的條件下，能夠支持低能見度條件下的起飛操作。

2.2.2 離場

使用GBAS PVT的RNAV（區(qū)域導航）或其它導航手段，在滿足高密度/多障礙物終端區(qū)精密導航的特定操作需求的條件下，能完成復雜的引導離場，提供偏移引導。

2.2.3 終端區(qū)

通過使用PVT來校正或提供RNAV系統(tǒng)中的位置，可以提高到達排序的效率，實現(xiàn)高效的空中交通管理。

2.2.4 進近

為每條跑道提供滿足精密進近的偏移引導。GBAS支持與ILS相同的最小性能指標、操作與程序，包括平行相關/不相關操作。

2.2.5 分段與曲線進近

在使用GBAS PVT的RNAV系統(tǒng)、VDB廣播所需的航路點特地引導的側向和垂直偏差的條件下，可以進行分段與曲線進近。

2.2.6 滑行

GBAS PVT可作為自動相關監(jiān)視系統(tǒng)的位置輸入。

3 GBS的優(yōu)勢

3.1 ILS的局限性

傳統(tǒng)的提供進近和著陸引導的儀表著陸系統(tǒng)（ILS）的局限性在于：只能在空間提供單一的一條下滑道，不適應各類型飛機進場著陸的要求，例如直升機、垂直起降飛機和短距離起落飛機等；工作頻率低，天線尺寸大，安裝調(diào)整很不方便；依靠地面反射形成下滑道，對地形環(huán)境很敏感，下滑道隨季節(jié)和氣候變化而變化，航道容易彎曲，所以要求安裝場地非常平整和寬闊；航向臺敏感區(qū)（LSA）、平整區(qū)（CGA）、清障區(qū)（OFZ）、下滑反射區(qū)、保護區(qū)等場地要求嚴格。

儀表著陸系統(tǒng)（ILS）工作頻道僅有40個，對地理上數(shù)量密集的機場不夠用；工作頻道接近調(diào)頻廣播頻率，易受到調(diào)頻臺的干擾。每個跑道口都需要1套ILS設備，包括航向臺、下滑臺、指點信標臺。一套ILS系統(tǒng)只提供一條垂直航徑，所有飛機在同一個點進行著陸。

3.2 GBS的優(yōu)點

相對而言，GBAS系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：每個終端區(qū)（可以包含多個機場）僅需要一套GBAS設備，包括4個基準接收機、1個處理中心和1套VDB電臺；對于多跑道的機場，無需增加設備投入；通過參數(shù)設置，可以修改著陸點位置；在不需要移動著陸設備的同時，提供跑道的常規(guī)維護工作；GBAS可以提供多種進近方法，系統(tǒng)對場地沒有特別嚴格的要求。

GBS支持終端區(qū)操作，包括Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ類精密、進近ADS-B、場面引導與監(jiān)視，為飛機在滑行階段提供全天候的引導與監(jiān)視；為FMS提供PVT（位置、速度、時間）導航方案，極大減少敏感/關鍵區(qū)。進近路線設計能避開障礙物、噪聲敏感區(qū)域或擁擠空域，降低數(shù)據(jù)庫的需求，支持基于性能（RNP）的需求。

北斗全球系統(tǒng)將在2020年前后建成。同時，我國民航作為國際民航組織成員，也在致力于按照相關要求和計劃推進衛(wèi)星導航技術的應用。因此，GBS系統(tǒng)和其它衛(wèi)星導航技術的便利性很快就會在民航業(yè)務中體現(xiàn)。