航空电子新技术之GLS系统
发布时间：2015-06-03 17:13

　　GLS全称叫地基增强型卫星着落系统，这是一种利用卫星对飞机着落进行定位计算的一项技术。在飞机进近阶段尤其下滑着陆时，对定位精度的要求非常高，普通的全球定位定位系统（GPS）因为其完好性、可靠性以及准确性，无法满足飞机的着落阶段的精度要求。为此我们需要一套独立的误差修正系统，对飞机的定位数据进行修正，才有可能满足着陆所需精度的要求。GBAS（Ground Based Augmentation System）是地基增强系统，采用在地面建设地面站的形式，收集并计算一定范围内对伪距和电离层广域差分校正数据，并将此数据广播给机载用户，消除我们局域范围内的GPS的定位误差，并提供GPS完好性信息，为飞机着落提供精确引导服务。因此GLS系统可以分为卫星系统，地面站系统和机载用户系统：

　　卫星系统

　　卫星系统（主要是GPS卫星群）为机载接收机（MMR）和地面站接收机提供位置信息，这些位置信息由于GPS在定位计算中不可避免地存在如星历误差、电离层反射等误差，是不太准确的位置信息。

　　地面站系统

　　地面站系统主要包括2部或以上的GPS接收机（浦东机场4个）、一个数据处理器、一部水平极化全向VDB（VHF data broadcast）天线。每个GPS地面接收机根据卫星到接收机之间传输信号的时间来测量在其一定区域范围内卫星的伪距，发送到数据处理器，数据处理器会将计算的伪距与实际的距离进行比较计算差分修正值。同时地面站也会运用相关的测试和技术处理手段对卫星的完好性、健康状态进行监控，即如果附近范围内有卫星有潜在的故障或者无法被监控到，那么地面站会停止向外广播该卫星的校正数据，阻止机载设备使用该卫星的定位数据。在获取了差分修正值以及卫星完好性信息之后，由全向的VDB天线（频率范围108MHz – 117.9MHz）将以上信息发送给一定范围内的关联好的机载接收机，用来修正机载接收机对飞机位置计算的误差。除此之外，处理器还通过VDB将每条跑跑道的最终进近路径FAS（Final Approach Segment）包含水平和垂直的限制警告，以及当地机场的大气数据模型等信息发送到关联飞机上。

　　机载用户系统

　　机载系统主要包括FMS和MMR。FMS根据一个5位的通道编码从数据库内调取并调谐相应的GLS频率以便从地面站获得本架飞机进近跑道的FAS数据，调谐可以是FMS自动或是MCDU人工输入，也可以是RMP中进行备用导航的人工调谐。MMR中的GPS接收机接收空间GPS数据，计算飞机“大概”的位置数据，同时飞机上的LOC天线接收来自地面站广播的差分修正信息、完好性信息发送给机载MMR中VDB接收机，由MMR内部处理器对其进行进一步处理，计算出更加精确地位置信息。这些“准确”的位置信息一方面提供给FMS、EGPWS等系统，另一方面MMR综合接收到的FAS数据，计算水平和垂直偏差值，由FMS控制飞机去“截获”横向道和下滑道，一旦截获，由MMR接管FMS控制自动驾驶仪进行着落程序。

GLS系统的优势

　　从机场运行的角度来看，与传统的ILS系统相比，GLS不会因为车辆和楼房产生的发射消息引起信号弯曲，可以更加精确地引导飞机进近。另外安装GLS系统的机场可以最大限度的降低天气对飞行的限制，大大提高机场的可用性。同时GLS地面站是全向广播数据，相对于ILS系统一个频率支持一条跑道，使得一个地面站支持多条跑道甚至邻近机场成为可能。

　　从成本上来看，1、GLS设备便宜，安装灵活。一台GLS系统可以提供整个机场的进近服务，而且相对于ILS对机场净空要求降低，大大节约进近设施的建设成本。2、GLS维护方便。当GLS系统发生故障时，只要在邻近安装一个替代即可，不像ILS系统一旦故障影响整个机场运行，甚至关闭机场。3、较低的校验成本。ILS系统从初始安装到后面的使用都需要周期性进行飞行校验，确保仪表着落的准确性，而GLS飞行验证主要是修正VDB数据链覆盖范围内连续性服务问题，不需要周期性校验。

GLS系统应用可行性

　　如果一架飞机要进行GLS着落，除了机场安装GLS地面设备外，机载设备必须满足以下要求：

　　-FMGC Release 1A FMS 标准（Honeywell o或Thales）

　　-MMR 接收机Rockwell-Collins GLU-925 P/N: 822-1821-430

　　-GPS 天线 P/N 822-2031-001

　　-RMP P/N C12848DA01

　　-ACP - 将“ILS”改为“LS”

　　-FCU - 方式选择旋钮将“ILS”改为“LS”

　　-EIS2 S7标准

　　-FWC H2F3标准

　　-CFDIU 9B 标准

　　-导航数据库升级满足FMS可以识别和选择GLS地面台

　　-飞行程序和手册修改满足要求

　　可见实施GLS运行只需要在机载设备的软件上稍加修改和升级，同时对MMR接收机进行一定的线路改装以用来激活GLS功能，除此之外无需加装新的硬件诸如计算机、天线等设备，因而机载设备改装起来容易实现。另一方面，飞机在加装GLS系统之后，对驾驶舱控制面板、仪表等的改动微乎其微，飞行员可以快速适应从ILS向GLS系统操作的过渡。

总结

　　GLS系统相对传统的仪表着落系统具有精准度高、抗干扰能力强、运行成本低，支持一个地面台服务多条跑道，而且易于改装，其优势非常明显。浦东机场GLS飞行功能验证的顺利完成，也充分说明我们当前的设备状态、保障能力可以达到GLS的运行要求。综合以上两点以及民航局关于《卫星导航系统技术实施政策》中逐步将导航方式从陆基导航过渡到星基导航的规划，相信在不久的将来GLS进近技术必将在中国得到全面推广和应用。（赵欢欢/文）

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