GBS与ILS功能比较

赵志军

摘 要：GBAS（Ground Based Augmentation System，地基增强系统）作为卫星导航的重要子系统，不仅可以为民航机场终端区飞机提供精密进近、着陆引导，还能提供基于卫星导航技术的其它导航数据。在简单介绍GBS相关概念的基础上，细致比较了GBS和传统的具备进近引导ILS（Instrument Landing System，仪表着陆系统）的功能的区别，使业内人士对新一代卫星导航技术的特点和优势有一个初步的了解。

关键词：GBAS；卫星导航；卫星导航；GPS系统

中图分类号：P228.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.118

文章编号：2095-6835（2016）20-0118-01

GBAS是卫星导航中重要的子系统，它是取代目前广泛应用的ILS的主要选择。在“北斗”卫星导航系统日益完善的基础上，中国民航正在积极进行卫星导航相关应用建设，因此，对GBAS进行了解和认识是必要的。

1 GBS简介

GBS是应用于航空器进行精密进近的差分GPS（Differential GPS，DGPS）系统。由于GPS系统存在定位误差，包括卫星星钟误差、轨道误差、电离层误差、对流层误差、多路径误差、接收天线相位中心误差、接收机钟差等误差，因此必须改善和增强卫星导航系统的定位精度、完好性、可用性和连续性指标。

综合利用伪距差分定位和一系列完好性监视算法，提高卫星导航的精度、完好性、可用性、连续性的指标，使机场终端区空域范围内的配置相应机载设备的飞机获得精密进近、着陆引导服务。通过地基增强，可以使系统达到三类精密进近的性能要求。

在终端区局域，使用增强卫星导航技术有显著的优势：①提高机场和终端区容量；②提高运行效率，飞行程序先进；③降低机场着陆引导设备成本，能提供多跑道覆盖；④解决西部地区高原机场进近着陆引导问题。

2 GBS组成及功能

2.1 系统组成

GBS包括空间的卫星信号，地面的基准接收机、地面处理站、VDB，机载的MMR、FMS、飞行控制与显示。

空间系统的功能是向地面站和飞机提供卫星信号；地面设备的功能是计算每个可见卫星的伪距差分修正值，监视差分修正过程，向机载GBAS设备广播修正数据，向飞机提供可见卫星的完好性情况，最终提供进近段（FAS）数据源可用性预测信息。

机载设备的功能是对GNSS和GBAS信号进行接收和解码，测量每颗可见卫星的伪距，提取卫星修正、完好性信息和地面子系统相关数据，使用GBAS差分修正，提供预定进近航迹的引导信号。

地面系统的工作过程是：终端区域布置的GBAS地面站（通常为4个）基准接收机接收GNSS信号，并生成观测量信息，传送给地面处理设施计算出差分校正和完好性信息，然后将计算结果发送到VHF数据广播电台，数据广播电台在服务区内发射局域增强信号GBAS数据和进近座标。

2.2 功能

GBS除了能提供一、二、三类精密进近引导、着陆及复飞引导外，还可以利用系统输出的时间、位置、速度信息在支持卫星导航的其它系统的辅助下完成区域导航及场面监视等功能。

2.2.1 起飞

在有其它设备（例如平视显示引导系统）和满足特定的操作需求的条件下，能够支持低能见度条件下的起飞操作。

2.2.2 离场

使用GBAS PVT的RNAV（区域导航）或其它导航手段，在满足高密度/多障碍物终端区精密导航的特定操作需求的条件下，能完成复杂的引导离场，提供偏移引导。

2.2.3 终端区

通过使用PVT来校正或提供RNAV系统中的位置，可以提高到达排序的效率，实现高效的空中交通管理。

2.2.4 进近

为每条跑道提供满足精密进近的偏移引导。GBAS支持与ILS相同的最小性能指标、操作与程序，包括平行相关/不相关操作。

2.2.5 分段与曲线进近

在使用GBAS PVT的RNAV系统、VDB广播所需的航路点特地引导的侧向和垂直偏差的条件下，可以进行分段与曲线进近。

2.2.6 滑行

GBAS PVT可作为自动相关监视系统的位置输入。

3 GBS的优势

3.1 ILS的局限性

传统的提供进近和着陆引导的仪表着陆系统（ILS）的局限性在于：只能在空间提供单一的一条下滑道，不适应各类型飞机进场着陆的要求，例如直升机、垂直起降飞机和短距离起落飞机等；工作频率低，天线尺寸大，安装调整很不方便；依靠地面反射形成下滑道，对地形环境很敏感，下滑道随季节和气候变化而变化，航道容易弯曲，所以要求安装场地非常平整和宽阔；航向台敏感区（LSA）、平整区（CGA）、清障区（OFZ）、下滑反射区、保护区等场地要求严格。

仪表着陆系统（ILS）工作频道仅有40个，对地理上数量密集的机场不够用；工作频道接近调频广播频率，易受到调频台的干扰。每个跑道口都需要1套ILS设备，包括航向台、下滑台、指点信标台。一套ILS系统只提供一条垂直航径，所有飞机在同一个点进行着陆。

3.2 GBS的优点

相对而言，GBAS系统的优势在于：每个终端区（可以包含多个机场）仅需要一套GBAS设备，包括4个基准接收机、1个处理中心和1套VDB电台；对于多跑道的机场，无需增加设备投入；通过参数设置，可以修改着陆点位置；在不需要移动着陆设备的同时，提供跑道的常规维护工作；GBAS可以提供多种进近方法，系统对场地没有特别严格的要求。

GBS支持终端区操作，包括Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ类精密、进近ADS-B、场面引导与监视，为飞机在滑行阶段提供全天候的引导与监视；为FMS提供PVT（位置、速度、时间）导航方案，极大减少敏感/关键区。进近路线设计能避开障碍物、噪声敏感区域或拥挤空域，降低数据库的需求，支持基于性能（RNP）的需求。

北斗全球系统将在2020年前后建成。同时，我国民航作为国际民航组织成员，也在致力于按照相关要求和计划推进卫星导航技术的应用。因此，GBS系统和其它卫星导航技术的便利性很快就会在民航业务中体现。