GBS與ILS功能比較

趙志軍

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

關鍵詞：GBAS；衛星導航；衛星導航；GPS系統

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是衛星導航中重要的子系統，它是取代目前廣泛應用的ILS的主要選擇。在“北斗”衛星導航系統日益完善的基礎上，中國民航正在積極進行衛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。由于GPS系統存在定位誤差，包括衛星星鐘誤差、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星導航系統的定位精度、完好性、可用性和連續性指標。

綜合利用偽距差分定位和一系列完好性監視算法，提高衛星導航的精度、完好性、可用性、連續性的指標，使機場終端區空域范圍內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，可以使系統達到三類精密進近的性能要求。

在終端區局域，使用增強衛星導航技術有顯著的優勢：①提高機場和終端區容量；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解決西部地區高原機場進近著陸引導問題。

2 GBS組成及功能

2.1 系統組成

GBS包括空間的衛星信號，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。

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

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

地面系統的工作過程是：終端區域布置的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，然后將計算結果發送到VHF數據廣播電臺，數據廣播電臺在服務區內發射局域增強信號GBAS數據和進近座標。

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，還可以利用系統輸出的時間、位置、速度信息在支持衛星導航的其它系統的輔助下完成區域導航及場面監視等功能。

2.2.1 起飛

在有其它設備（例如平視顯示引導系統）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（區域導航）或其它導航手段，在滿足高密度/多障礙物終端區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

通過使用PVT來校正或提供RNAV系統中的位置，可以提高到達排序的效率，實現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、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可作為自動相關監視系統的位置輸入。

3 GBS的優勢

3.1 ILS的局限性

傳統的提供進近和著陸引導的儀表著陸系統（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，安裝調整很不方便；依靠地面反射形成下滑道，對地形環境很敏感，下滑道隨季節和氣候變化而變化，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（LSA）、平整區（CGA）、清障區（OFZ）、下滑反射區、保護區等場地要求嚴格。

儀表著陸系統（ILS）工作頻道僅有40個，對地理上數量密集的機場不夠用；工作頻道接近調頻廣播頻率，易受到調頻臺的干擾。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的優點

相對而言，GBAS系統的優勢在于：每個終端區（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，提供跑道的常規維護工作；GBAS可以提供多種進近方法，系統對場地沒有特別嚴格的要求。

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

北斗全球系統將在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星導航技術的應用。因此，GBS系統和其它衛星導航技術的便利性很快就會在民航業務中體現。