咸陽機場GBAS選址研究

荊恒 JING Heng

（中國民用航空西北地區空中交通管理局，西安 710068）

1 咸陽機場GBAS地面設備組成

西安咸陽國際機場由兩條跑道組成，分別為1號跑道（以下稱為西跑道），東側跑道為2號跑道（以下稱為東跑道）。GBAS設備均為咸陽機場兩條跑道共四個跑道入口方向提供I類精密進近導航服務。

GBAS地面設備主要負責監控GNSS星座衛星發射的導航信號，并通過VDB向鄰近空域發射信號，以支持航空器的運行需求。GBAS地面設備主要分為主站，VDB發射機及天線，基準接收機及4個基準接收天線。包含主站設備的機柜放置于室內環境，VDB天線和4個基準接收天線放在主站機柜附近，并符合其相應的保護區規范。

2 咸陽機場GBAS地面設備選址流程

GBAS地面設備選址首先應遵循以下原則：

①滿足運行需求、空中航行服務需求和飛行程序設計需求。

②GBAS地面設備要求架設在機場工作區內，只有當機場無法滿足地面設備最低運行標準的情況下，才考慮將GBAS地面設備安裝在機場外。

③GBAS地面設備不能穿越機場的障礙區表面，不能穿越機場凈空區表面，任何穿越這些區域的行為需要得到特殊許可。

④滿足MHT4003-2021《民用航空通信導航監視臺（站）設置場地規范第1部分_導航）》第10章GBAS設置要求。該規范章節為中國民航針對GBAS地面設備頒布的場地設置及保護條例。

⑤設備選址應在滿足機場現有需求的情況下、將機場遠期規劃納入考慮，所選場址不與機場規劃產生沖突；

⑥設備選址應方便供電及通信連接（如靠近電源、通信網絡，場地容易到達等）。

參考上述選址原則，在咸陽機場進行如下選址作業：

《民用航空通信導航監視臺（站）設置場地規范第1部分_導航》中規定GBAS基準接收子系統的幾何中心距跑道決斷高度位置的水平距離不應超過6km。以兩條跑道四個入口的決斷高度點為圓心，繪制四個圓（圖中黑色圓所示），GBAS主站之基準接收天線陣的可選區域即為它們的交集區域。

《民用航空通信導航監視臺（站）設置場地規范第1部分_導航》中規定VDB天線距所服務跑道入口的水平距離不應超過5.6km。以兩條跑道四個入口為圓心，繪制四個圓（圖中白色圓所示），GBAS主站中VDB天線的可選區域即為它們的交集區域。

如圖1所示，GBAS主站可選區域即為以上兩個區域的交集（圖中陰影區域所示）。在該區域中，篩選出兩處滿足需求的候選場址進行分析。

圖1 咸陽機場GBAS候選場址區域范圍示意

2.1 GBAS候選場址一分析（西跑道南端）

咸陽機場西跑道南入口附近，需要建設一體化方艙放置主站機柜，4個基準接收天線（RR）圍繞一體化方艙（主站室內設備所在位置）分布，具體布局如圖2所示，布局選擇不規則四邊形排布，保證相鄰兩組天線滿足規范10.2.2的要求。

圖2 咸陽機場候選場址一GBAS主站布局——西跑道南端

2.2 GBAS候選場址二分析（西跑道西側VOR舊址）

西跑道中段西側的方形區域為VOR臺站舊址，現狀為空閑狀態，該區域能夠滿足基準接收天線搭設要求。該區域需要建設一體化方艙放置主站機柜，四個基準接收天線在該區域內呈不規則四邊形分布在主站周圍，相互間隔可保持100m以上。

所有天線及設備設施距離跑道中心線150m以上，距離滑行道和停機坪200m以上，基準接收天線布局如圖3所示。

圖3 咸陽機場候選場址二GBAS主站布局——西跑道西側VOR舊址

2.3 GBAS候選場址比選

上述兩個主站場址均能滿足咸陽機場GBAS運行需求，在信號覆蓋和其余設備的配置上并無顯著差別。

當參考機場遠期規劃時，由于西跑道有向西擴建跑道的計劃，未來VOR臺站的位置處于改建范圍內，處于新建跑道和現有跑道之間。為避免未來進行站址搬遷工作，推薦選擇機場遠期規劃不會造成影響的區域。因此，在選址研究工作中推薦場址一作為落地場址。

3 推薦場址VDB發射信號覆蓋仿真分析

根據《民用航空地基增強系統（GBAS）地面設備技術要求-I類精密進近》（MH/T 4045-2017）的要求如下：設備應支持滿足Ⅰ類精密進近服務等級的每條跑道端覆蓋范圍內有效輻射功率場強應在-99dBW/m～-35dBW/m之間。

根據《民用航空地基增強系統（GBAS）地面設備技術要求-I類精密進近》（MH/T 4045-2017）的要求如下：

設備應支持滿足Ⅰ類精密進近服務等級的每條跑道端，最小服務范圍覆蓋要求如下，見圖4，覆蓋范圍內有效輻射功率場強應在-99dBW/m～-35dBW/m之間。

圖4 支持I類精密進近最小覆蓋要求

①側向：從LTP/FTP兩側140m開始，沿最后進近路徑兩側±35°向外延伸到28km處，沿最后進近路徑兩側±10°向外延伸到37km處的最后進近航徑兩側；

②垂直：側向范圍內，以GPIP為起點向上最大7°或1.75θ，向下到水平面以上的0.30θ-0.45θ，跑道入口高度之上30～3000m。

注：θ為下滑道傾角（GPA），通常為3度；當GPA為3度時，37千米處高度最小值為585m。

根據《民用航空地基增強系統（GBAS）地面設備測試方法-I類精密進近》（MH/T 4051-2018）的規定，GBAS飛行測試時，需要執行以下檢查：①圓周飛行：測試飛機以FTP/LTP（著陸入口點）為圓心，高度1500m、3000m，半徑20海里，檢查VDB信號的覆蓋。②圓弧飛行：在進近方向，進行弧度飛行，以評估在所需水平區域內的GBAS VDB信號覆蓋。具體包括：以FTP/LTP為圓心，距離15海里處，高度600m，進行±35度的弧度飛行；以FTP/LTP為圓心，距離20海里處，高度600m，進行±35度的弧度飛行。③水平飛行：分別以本場高度600m、900m、1200m，距入口20海里處沿跑道中心線飛行至跑道另一側2.5海里處結束。④進近飛行：從距離跑道入口20海里處進行進近飛行，飛行至決斷高度60m處拉平。

根據以上原則，結合GBAS場地規范要求，GBAS VDB天線相對于所服務的跑道入口的水平距離不應超過5.6km（即3海里），且需要滿足通視要求。按照咸陽國際機場GBAS推薦場址位置，需要在每條跑道架設一套、共計兩套VDB設備。

依據上述條件選定主站VDB天線和擴展VDB的發射天線位置，分別位于咸陽機場西跑道南側下滑臺和東跑道北側2處發射天線與相近跑道通視無遮擋，用瑞譜電磁環境仿真分析及頻譜規劃管理軟件（WRAP）進行模擬場強覆蓋仿真評估分析，配置仿真參數見表1。

表1 西安咸陽國際機場VDB覆蓋評估配置

經研究VDB信號覆蓋評估的內容可按以下開展：①大圓覆蓋：以GBAS推薦場址主站位置為圓心，高度1500m、3000m，半徑23NM，檢查VDB信號的覆蓋是否超過-99dBW/m。②圓弧覆蓋：以GBAS推薦場址主站位置為圓心，距離20NM處，高度600m，沿跑道±35度的弧度，檢查VDB信號的覆蓋是否超過-99dBW/m。③水平飛行及進近路徑覆蓋：以本場高度600m、900m、1200m，距入口20NM處沿跑道中心線飛行至跑道另一側2.5海里處結束。用瑞譜電磁環境仿真分析及頻譜規劃管理軟件（WRAP）進行模擬場強覆蓋仿真評估分析，選取112MHz頻點、10dBW發射頻率、高度3000m進行大圓覆蓋分析，結果如圖5所示。

圖5 發射功率13dBW，3000m高度大圓覆蓋圖

圖中分別顯示了2個VDB發射天線場強大于-99dBW/m的區域，VDB信號場強大于-99dBW/m的覆蓋半徑超過51.46km（大于23NM），滿足覆蓋要求。

選取112MHz頻點、16dBW發射頻率、高度600m進行圓弧覆蓋、水平飛行及進近路徑覆蓋分析，結果如圖6所示。

圖6 發射功率13dBW，600m高度覆蓋圖

圖中分別顯示了2個VDB發射天線場強大于-99dBW/m的區域，在跑道05-23方向上，VDB信號場強大于-99dBW/m的覆蓋半徑超過37km（20NM），滿足覆蓋要求。

通過上述研究可知，在咸陽機場部署2套VDB發射天線，保證每條跑道至少有1套VDB發射天線與相近服務跑道為通視無遮擋，VDB發射信號滿足GBAS I類精密進近信號覆蓋的要求。

4 結論及建議

由于GBAS設備基準接收天線的布局對場地的開闊度有一定要求，而國內機場布局相對緊湊，在星基導航設備逐漸落地推廣的大環境下，建議國內機場后期規劃過程中仿照目前儀表著陸系統提前預留安裝位置。