航空運(yùn)輸量的快速增長使得空域資源十分緊張。例如，北京首都國際機(jī)場每天進(jìn)出港的航班數(shù)量約為1400架次，已接近飽和。與此同時，其他飛機(jī)的任務(wù)也在不斷增多，使得本已緊張的空域更加擁擠。

國際民用航空組織（ICAO）與各締約國和相關(guān)國際組織一道，致力于推廣新技術(shù)，以滿足未來空中交通管理的需求。人們已達(dá)成共識，將基于性能的導(dǎo)航（PBN）作為未來全球?qū)Ш郊夹g(shù)的主要發(fā)展方向。 PBN運(yùn)營的導(dǎo)航設(shè)施主要是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）。為了提高GNSS的精度和完整性，需要增強(qiáng)GPS的性能，以達(dá)到降低飛機(jī)最低著陸標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，滿足I類精密進(jìn)場（CAT I）、II類精密進(jìn)場（CAT I）的要求。 CAT II），甚至III 類精密進(jìn)場（CAT III）運(yùn)行要求。 GNSS增強(qiáng)系統(tǒng)分為三種類型：機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)（ABAS）、星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）和地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GBAS）。

機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)（ABAS）

ABAS使用機(jī)載GPS信息和其他傳感器信息來監(jiān)控機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)的完整性。目前，航空公司普遍采用接收機(jī)自主完整性監(jiān)控（RAIM），基于用戶多模接收機(jī)（MMR）的冗余觀測來監(jiān)控用戶定位結(jié)果的完整性。目的是檢測導(dǎo)航過程中的故障。衛(wèi)星確保導(dǎo)航定位精度。當(dāng)沒有其他增強(qiáng)系統(tǒng)可用時，航空公司的GNSS接收器必須具有ABAS功能，并且可以通過多個渠道獲得RAIM預(yù)測值。

星基增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS)

SBAS是基于地球靜止軌道衛(wèi)星的區(qū)域廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)確保GPS信號滿足準(zhǔn)確性、完整性、連續(xù)性和可用性要求。 SBAS主要由SBAS衛(wèi)星、機(jī)載接收機(jī)和地面設(shè)備組成。其地面設(shè)備由地面站、參考站和主站組成。每個站都通過地面通信網(wǎng)絡(luò)連接。

目前，SBAS包括美國的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS）、歐洲的地球靜止導(dǎo)航疊加系統(tǒng)（EGNOS）、日本的多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)（MSAS）和印度的GPS輔助地球靜止軌道增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)（GAGAN）。但從全球飛機(jī)使用情況來看，WAAS和EGNOS仍是主要。

EGNOS是歐洲自主研發(fā)建設(shè)的星基導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)。它通過增強(qiáng)GPS和GLONASS兩大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度來滿足高安全性用戶的需求。目前EGNOS已覆蓋歐洲大陸，歐盟成員國中有14個國家參與了EGNOS。 EGNOS通過地面測距和完整性監(jiān)測站（RIMS）接收GPS衛(wèi)星信號，通過網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸?shù)?個主控制中心（MCC），并將校正后的GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?個陸地導(dǎo)航地球站（NLES）。 3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星，包括東大西洋衛(wèi)星（AOR-E）、印度洋IOR衛(wèi)星和非洲上空的地球同步通信衛(wèi)星阿耳忒彌斯衛(wèi)星。然后，GEO 會將修正后的GPS 信號發(fā)送至飛機(jī)MMR，以提高飛機(jī)導(dǎo)航和定位精度。

美國于2003年7月10日開始建設(shè)WAAS系統(tǒng)。截至2015年6月28日，美國共公布了3554個LPV程序，滿足1732個機(jī)場的需求。

WAAS系統(tǒng)通過美國大陸38個廣域參考基站（WRS）接收GPS衛(wèi)星信號，并通過地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)將信號傳輸?shù)?個WAAS主機(jī)站（WMS）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。完成后，修正后的GPS信號將通過4個GEO數(shù)據(jù)鏈傳輸基站傳輸至2顆GEO衛(wèi)星，GEO衛(wèi)星將修正后的GPS信號發(fā)送至飛機(jī)MMR，以提高飛機(jī)導(dǎo)航定位精度。

地基增強(qiáng)系統(tǒng)GBAS

GBAS在差分定位提高衛(wèi)星導(dǎo)航精度的基礎(chǔ)上，增加了一系列完整性監(jiān)測算法，提高系統(tǒng)完整性、可用性、連續(xù)性指標(biāo)。在機(jī)場覆蓋的空域內(nèi)，配備相應(yīng)機(jī)載設(shè)備的飛機(jī)可以獲得CATI甚至更高標(biāo)準(zhǔn)的精密進(jìn)近和著陸引導(dǎo)服務(wù)。與ABAS和SBAS相比，GBAS具有更高的精度，并且可以實(shí)現(xiàn)更低的著陸標(biāo)準(zhǔn)。

與傳統(tǒng)的ILS相比，GBAS具有許多優(yōu)勢。與ILS最大的區(qū)別在于，GBAS只需要一套設(shè)備即可覆蓋所有機(jī)場跑道，滿足任意方向CAT I、CAT II、甚至CAT III的運(yùn)行要求。如果系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，只需就近安裝替代系統(tǒng)即可。但I(xiàn)LS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，將會影響整個跑道的運(yùn)行，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致機(jī)場關(guān)閉。另外，對于ILS進(jìn)近，由于設(shè)備的固有限制，如果在服務(wù)區(qū)之外過早捕獲航向道信號，可能會導(dǎo)致飛機(jī)過早開始切入航向道。但GBAS有服務(wù)邊界限制，飛機(jī)在進(jìn)場時不會出現(xiàn)這個問題。 GBAS 消除了大型機(jī)場的關(guān)鍵和敏感區(qū)域，并提高了跑道使用效率。

FAA于2009年對霍尼韋爾SmartPath系統(tǒng)的LASS系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)證，并于2010年完成了CAT III LASS地面和機(jī)載設(shè)備原型的設(shè)計(jì)和建造。CAT III目前正在大西洋城（ACY）機(jī)場實(shí)施。 LASS 驗(yàn)證有效。截至2015年第一季度，美國已在紐瓦克（EWK）機(jī)場、格蘭特縣（MWH）機(jī)場和休斯敦（AIH）機(jī)場應(yīng)用SmartPath系統(tǒng)引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)場和降落。這三個機(jī)場的地勤單位設(shè)備均已安裝完畢。升級至霍尼韋爾SLS-4000將更好地滿足機(jī)場的運(yùn)營需求。

歐洲自2009年起逐步部署GBAS測試系統(tǒng)并開展GBAS方法研究。 2012年2月13日，柏林航空使用符合CAT I標(biāo)準(zhǔn)的GBAS設(shè)備在不來梅機(jī)場完成了進(jìn)場。此后，德國法蘭克福機(jī)場、西班牙馬拉加機(jī)場、瑞士蘇黎世機(jī)場也紛紛實(shí)施GBAS運(yùn)營。

澳大利亞于2006年在悉尼機(jī)場安裝了霍尼韋爾SLS-3000 GBAS設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。從2006年到2010年，澳洲航空使用早期試驗(yàn)原型系統(tǒng)在悉尼機(jī)場執(zhí)行了2000多次進(jìn)場，并使用了GBAS。該系統(tǒng)執(zhí)行了超過750 次進(jìn)場飛行。 2012年12月，Airservices和澳洲航空聯(lián)合對霍尼韋爾的SLS-4000 GBAS地面增強(qiáng)系統(tǒng)進(jìn)行了操作測試和評估。配備機(jī)組人員和相應(yīng)設(shè)備的波音737-800和空客A380飛機(jī)能夠根據(jù)天氣條件進(jìn)行SmartPath進(jìn)場飛行。 2014 年7 月，Airservices 開始在悉尼機(jī)場安裝新的著陸系統(tǒng)，使SmartPath 首次在南半球投入運(yùn)行。

2006年，鑒于林芝機(jī)場特殊的地理?xiàng)l件，中國民航局空管局批準(zhǔn)了民航GNSS衛(wèi)星完整性監(jiān)測工程二期工程林芝機(jī)場GBAS測試項(xiàng)目，由中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所主辦。與民航數(shù)據(jù)通信有限公司共同承擔(dān)該項(xiàng)目的實(shí)施工作，建立GBAS系統(tǒng)，為林芝機(jī)場提供準(zhǔn)確穩(wěn)定的GPS信號，并通過數(shù)據(jù)采集和跑車測試驗(yàn)證了GPS信號增強(qiáng)的效果。

2014年7月28日，中國電子科技集團(tuán)公司研制的國內(nèi)首套GBAS衛(wèi)星導(dǎo)航著陸系統(tǒng)在天津?yàn)I海國際機(jī)場安裝并取得適航證。 2015年4月29日，東航一架A321和山東航空一架波音737在上海浦東國際機(jī)場完成了霍尼韋爾SmartPath精密進(jìn)近系統(tǒng)的首次飛行驗(yàn)證。

（國航培訓(xùn)部李峰；中國民航管理學(xué)院空管系李東斌）

原文發(fā)表于《國際航空》 2015年第8期，以上為部分內(nèi)容。歡迎分享，轉(zhuǎn)載請注明出處。

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