孫鵬

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衛(wèi)星導(dǎo)航GLS的發(fā)展前景

孫鵬

內(nèi)蒙古呼倫貝爾市民航機(jī)場(chǎng)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021008

介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)的原理以及優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的著陸，最后預(yù)測(cè)了中國(guó)民航的發(fā)展前景。其中，衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是能夠支持飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)跑道的任意一端著陸，同時(shí)還提供了多條的進(jìn)港線路，如曲線進(jìn)近對(duì)準(zhǔn)跑道等。這樣，既充分減少了飛機(jī)起降的等待時(shí)間，緩解了機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪的擁堵?tīng)顩r，還加強(qiáng)了機(jī)場(chǎng)原本的運(yùn)輸能力，同時(shí)還能夠確保航班準(zhǔn)時(shí)。該系統(tǒng)已被證實(shí)安全、高效、準(zhǔn)點(diǎn)率高，所以將會(huì)在民用航空導(dǎo)航領(lǐng)域逐步被應(yīng)用。

衛(wèi)星導(dǎo)航；GLS；發(fā)展前景

如今我國(guó)已成為世界上第二大的航空市場(chǎng)，選擇乘坐飛機(jī)出行的人數(shù)逐年增加，并且其增長(zhǎng)速度很快。根據(jù)國(guó)家的“十三五”規(guī)劃，中國(guó)打算在2015年前增加55個(gè)以上的民用機(jī)場(chǎng)，讓中國(guó)機(jī)場(chǎng)總數(shù)超過(guò)230個(gè)[1]。如此，一方面，機(jī)場(chǎng)越建越多；另一方面，使空中交通日益擁堵，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生航班延誤現(xiàn)象。在這樣的情況下，北京迫切需要尋找新技術(shù)來(lái)提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)效率和加速緩解空中交通擁堵的現(xiàn)象[1]。

1 衛(wèi)星導(dǎo)航GLS工作原理

GLS全稱是地基增強(qiáng)型衛(wèi)星著落系統(tǒng)，其主要是由衛(wèi)星系統(tǒng)、地面站系統(tǒng)、機(jī)載系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)[2]四部分組成。該系統(tǒng)的主要原理是利用衛(wèi)星對(duì)飛機(jī)的著落地點(diǎn)進(jìn)行精確的定位計(jì)算。該系統(tǒng)的工作過(guò)程是：首先衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射出GNSS信號(hào)；緊接著由GBAS（Ground Based Augmentation System）即地基增強(qiáng)系統(tǒng)來(lái)接收并收集GNSS信號(hào)，通過(guò)地面處理器來(lái)計(jì)算一定范圍內(nèi)飛機(jī)對(duì)偽距以及電離層的廣域差分修正數(shù)據(jù)；然后操作VDS將改正的數(shù)據(jù)及時(shí)廣播給機(jī)載用戶，機(jī)載用戶就可以根據(jù)接收到的修正數(shù)據(jù)來(lái)建立一條最好的下滑路徑；同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)還要監(jiān)控地面設(shè)備的工作狀態(tài)，然后反饋給機(jī)載用戶，讓他們能夠及時(shí)對(duì)最終進(jìn)近段數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；最終讓飛機(jī)能夠精準(zhǔn)、安全的著落[2]。

在機(jī)載用戶接收到修正的信號(hào)后是經(jīng)過(guò)儀表著陸系統(tǒng)從地面發(fā)出兩束無(wú)線電信號(hào)，同時(shí)建立起一條從跑道指到空中的虛擬路徑，從而指引飛機(jī)的航向道和下滑道的。這一系統(tǒng)是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的飛機(jī)的精密進(jìn)近以及著陸的引導(dǎo)系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的儀表著陸系統(tǒng)相比較，GLS衛(wèi)星導(dǎo)航著陸系統(tǒng)具有支持多種角度以及路徑的進(jìn)近程序的特點(diǎn)，而且能夠使飛機(jī)繞飛或者避開(kāi)障礙物及敏感地區(qū)，這樣就極大地增強(qiáng)了飛行的安全性。尤其是在飛機(jī)下降的過(guò)程中，GLS系統(tǒng)支持著陸的連續(xù)進(jìn)近，可以幫助飛機(jī)平穩(wěn)著陸，并且提高乘客的舒適度。此外，一套系統(tǒng)可以同時(shí)支持多條跑道并行以及交叉運(yùn)行，這就拓展了機(jī)場(chǎng)的容量，降低了飛機(jī)的延誤率，從而大大提高了管制運(yùn)行以及飛行運(yùn)行的效率。而且全世界的儀表著陸系統(tǒng)都要求采用ICAO技術(shù)，所以無(wú)論哪一架配備盲降的飛機(jī)在全世界無(wú)論哪一座裝有盲降設(shè)備的機(jī)場(chǎng)都能夠得到統(tǒng)一的技術(shù)服務(wù)。

2 衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

從機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的角度來(lái)看，相比于傳統(tǒng)的儀表著陸系統(tǒng)，GLS不會(huì)由于車輛以及樓房產(chǎn)生的發(fā)射消息而使信號(hào)彎曲，這能夠在飛機(jī)進(jìn)近的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更精確的引導(dǎo)。還有，天氣氣候?qū)︼w機(jī)起降的影響最大，而有衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)就可以最大程度地降低這樣的影響，提高了機(jī)場(chǎng)的安全性以及可用性。傳統(tǒng)的儀表著陸系統(tǒng)只能做到一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)一條跑道，而GLS地面站則是全向廣播數(shù)據(jù)，這就可以使一個(gè)地面站來(lái)對(duì)應(yīng)多條跑道甚至對(duì)應(yīng)鄰近的機(jī)場(chǎng)都有可能。

相比于傳統(tǒng)的ILS進(jìn)近，衛(wèi)星導(dǎo)航 GLS系統(tǒng)的精密進(jìn)近具有很多優(yōu)勢(shì)，如減少了運(yùn)行的成本。GBAS具有通過(guò)廣播的進(jìn)近數(shù)據(jù)塊來(lái)靈活定義下航軌跡的功能。所以，一個(gè)機(jī)場(chǎng)的多條跑道只需使用一套GBAS地面系統(tǒng)就可以滿足任何儀表跑道精密進(jìn)近的需要。因此，降低了飛機(jī)運(yùn)行的成本。

降低了對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求。因?yàn)镮LS地面設(shè)備對(duì)安裝位置及運(yùn)行環(huán)境的要求都比較高，而在有地形以及建筑區(qū)限制的機(jī)場(chǎng)，就很可能不安裝相關(guān)的地面設(shè)施，進(jìn)而導(dǎo)致ILS精密進(jìn)近能力不能被建立。相對(duì)而言，GBAS的地面設(shè)備對(duì)安裝的位置以及運(yùn)行的環(huán)境要求就比較靈活。在ILS運(yùn)行比較困難的機(jī)場(chǎng)，就更容易建立起GLS進(jìn)近，從而實(shí)現(xiàn)了類似于ILS的精密進(jìn)近。

縮小了航空器的間隔。衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)在一定程度上可以縮短進(jìn)近前后飛機(jī)的間隔，主要是因?yàn)樵谧詈筮M(jìn)近的航段上，前面飛機(jī)不會(huì)擋住后面飛機(jī)的GBAS信號(hào)。

減弱了信號(hào)的干擾。GBAS通過(guò)地面發(fā)射器廣播VDB信號(hào)，并沒(méi)有航向道以及下滑道彎曲這些問(wèn)題，所以對(duì)于障礙物的反射以及多路徑的效應(yīng)就沒(méi)有傳統(tǒng)的ILS信號(hào)那么敏感。

測(cè)距變得更加精確。在進(jìn)行最后的進(jìn)近階段時(shí)，衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)的精密進(jìn)近是利用高精度的定位裝置來(lái)獲取到跑道入口距離的，所以其精度就明顯高于DME測(cè)距的精度。

降低了對(duì)VHF頻率的需求。相對(duì)于傳統(tǒng)ILS一個(gè)頻率只能夠支持一條儀表跑道的精密進(jìn)近而言，衛(wèi)星導(dǎo)航GLS系統(tǒng)中的GBAS則可以在一個(gè)頻率下支持多條跑道進(jìn)行精密進(jìn)近程序，這樣不僅降低了對(duì)VHF頻率的需求，還節(jié)約了系成本。

避免了過(guò)早地進(jìn)近。假如過(guò)早地捕獲了航向道的信號(hào)，就有可能導(dǎo)致飛機(jī)過(guò)早地開(kāi)始切入航向道。然而因?yàn)镚BAS有服務(wù)邊界的限制，所以在GLS進(jìn)近中就不存在這樣的問(wèn)題。

支持曲線最后進(jìn)近。曲線進(jìn)近程序能夠依據(jù)臨時(shí)的情況來(lái)定制進(jìn)近的程序，然后可以利用VDB把更改的數(shù)據(jù)塊及時(shí)發(fā)送給飛機(jī)，這一特點(diǎn)不僅提高了飛行以及管制的靈活性，還增加了機(jī)場(chǎng)的流量。

總之，衛(wèi)星導(dǎo)航GLS已經(jīng)獲得了一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家的認(rèn)同，在某些機(jī)場(chǎng)中已經(jīng)把這一系統(tǒng)作為了標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)近程序來(lái)使用。因此，我們相信在不久的將來(lái)，中國(guó)民航也肯定會(huì)從現(xiàn)在的陸基導(dǎo)航轉(zhuǎn)變?yōu)樾腔鶎?dǎo)航，而且我們這次驗(yàn)證試飛的圓滿完成也使星基導(dǎo)航在我國(guó)的實(shí)施以及應(yīng)用又邁出了一大步，同時(shí)讓中國(guó)民航積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也為民航的進(jìn)一步發(fā)展以及應(yīng)用打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

3 總結(jié)

GLS系統(tǒng)和傳統(tǒng)的儀表著落系統(tǒng)相比較，GLS系統(tǒng)存在很多的優(yōu)點(diǎn)，而且其優(yōu)勢(shì)也非常地明顯。近年來(lái)在上海的浦東機(jī)場(chǎng)，中國(guó)第一套GLS系統(tǒng)的驗(yàn)證已經(jīng)順利完成了，這就充分地說(shuō)明了我國(guó)當(dāng)前的設(shè)備狀態(tài)以及保障能力完全可以達(dá)到GLS運(yùn)行的要求。所以，相信在不久的將來(lái)，衛(wèi)星導(dǎo)航GLS技術(shù)也一定會(huì)在中國(guó)獲得全面的推廣以及應(yīng)用。

[1]新華.我國(guó)首套GBAS衛(wèi)星導(dǎo)航著陸系統(tǒng)研制成功[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（12）：20.

[2]唐凌飛.儀表著陸系統(tǒng)與GBAS導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)比分析[J].硅谷，2011（10）：175.

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