浅谈地基增强系统(GBAS)地面站选址

随着全球导航卫星系统和航空电子系统等先进技术的发展,合理利用各种导航技术,提供更加精确可靠、安全高效的导航手段,能够有效提高空中交通安全水平、空域容量和运行效率。与传统的陆基导航相比,地基增强系统(GBAS)在机场进近、着陆阶段具有较大的技术优势。文章在介绍GBAS基本原理的基础上,以国内某大型枢纽机场为例,对GBAS地面站选址进行介绍,为民航行业提供参考。

浅谈现代GBAS的运作与发展

本文介绍了一种被称为地基增强系统(GBAS)的特殊卫星导航技术。对GBAS系统进行了详细的说明,通过GBAS的操作使用和GBAS的运作与发展,使我们看到了GBAS给我们带来的巨大利益和未来发展的潜力。

基于LSM内插算法的北斗GBAS参考站布局设计研究

为提高机场空域利用率,进近等级和进近效率,提出基于北斗导航系统的"三轮"式地面参考站布局设计方案。基于GPS的GBAS参考站的适用于20 km范围,其通过平均法计算差分校正量不能满足对差分校正值准确描述。通过实验和仿真对比,分析了低次曲面内插法(LSM)、基于距离的内插法(DIM)与平均法三者之间的差异。实验结果发现LSM、DIM内插法与均值法在计算差分校正时,存在较大差异。在此基础上提出将低次曲面法(LSM)用于"三轮"式地面参考站布局,并给出了相应的进近方案。

GBAS参考接收机精度对一致性监测影响研究

为研究GBAS参考接收机精度对多参考接收机一致性影响,通过理论推导和仿真验证,建立参考接收机定位精度与多参考接收机一致性(B值)之间的关系。通过接收机数据采集实验,并依据上述理论对GNSS参考接收机伪距等原始观测数据进行处理以及作图分析。实验结果发现随着定位精度提高B值变小,即参考接收机一致性提高。在此基础上给出了一般情况下,满足连续性要求的地基增强系统(GBAS)参考接收机水平定位精度应在0.1 m左右(即分米级)。该实验结果可在GBAS试验时为参考接收机选取提供参考。

GBAS基准站布设方案设计与评估方法

地基增强系统(GBAS)基准站的布设方式会直接影响系统精度与完好性,且与机场环境、卫星星座以及当地电离层活动情况密切相关。然而,美国联邦航空管理局(FAA)发布的GBAS选址标准只是给出了基准站布设的基本要求,没有深入考虑上述因素的影响。因此,GBAS基准站布设方案设计与评估方法需要进一步研究。首先,基于采集数据比较分析了5个机场典型GBAS基准站布设和伪距校正误差标准差。然后,结合理论和仿真研究了基准站个数对GBAS性能的影响,以及基线长度对星历故障监视和异常电离层梯度监视性能的影响。最后,提出一种GBAS基准站布设方案设计和评估方法,并辅以V型跑道的4个方案示例,为根据机场实际情况、GBAS星历故障监视和异常电离层梯度监视实际需求等设计和选择合适的方案提供参考。

非标称对流层误差对GBAS完好性的影响

地基增强系统(GBAS)中,非标称对流层误差引起的平均垂直保护级(VPL)增量为2.29 m,误差包络精度降低,系统完好性风险增大。针对上述问题,基于修正的Hopfield模型,综合考虑天气和卫星仰角实时变化情况,以及飞机与地面站的实时距离,提出一种实时计算非标称对流层误差的方法;鉴于该方法对甚高频频数据播发(VDB)传输带宽要求较高,提出拟合计算方法,将实时误差拟合为距离和卫星仰角的函数。仿真计算单点、进近区和终端区3种飞行场景下的VPL,分析非标称对流层误差对GBAS完好性的影响,结果表明:采用实时计算方法时,平均VPL增量为1.55 m,非标称对流层误差的包络精度提高32.52%;采用拟合计算方法时,平均VPL增量为1.27 m,包络精度提高44.54%,VDB传输数据减少,GBAS完好性风险降低。

地基增强系统的发展与应用

随着卫星导航系统的快速发展,以及陆基导航的固有缺陷,空中交通管理系统将逐步从陆基导航系统向星基导航系统过渡,地基增强系统(GBAS)应运而生,本文介绍GBAS系统的发展、基本组成及功能,设计了某机场建设GBAS系统的建设方案,并对未来GBAS系统在该机场的应用进行描述和分析。

GBAS对流层异常完好性监测参数研究

地基增强系统(GBAS)服务于与生命安全相关应用时,有必要开展对流层异常监测以保证导航精度和完好性。观测域最大可容忍对流层延迟和对流层异常概率是设计GBAS对流层异常完好性监测体系的关键参数。本文以满足适航需求为基础,实现定位域所需导航性能与观测域所需监测性能之间的转换,基于最差保护原则实现了观测域最大可容忍对流层延迟的量化。欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)2010—2019年的气象数据被用于对流层反演分析,验证了对流层波导异常和非标称对流层延迟2类故障发生概率。使用北斗真实数据和气象数据开展仿真验证,结果表明:为保障GBAS支持的精密进近和着陆服务完好性和可用性,观测域最大可容忍对流层延迟取值范围为0.57~0.92 m(对应下滑角θ=2.5°~3.5°);沿海地区,对流层波导异常概率处于10%~50%之间,但其对GBAS完好性影响较低;非标称对流层延迟概率保守设置为5.3×10^(−3),以保证GBAS完好性。上述仿真结果为对流层异常完好性监测器设计和GBAS完好性监测体系完善提供了重要参考。

基于地基增强系统的双座电动飞机导航定位可视化仿真

为了分析双座电动飞机基于地基增强系统(ground-based augmentation systems,GBAS)在空间领域环境中的运行情况,以双座电动飞机模型为基础,设计并建立了基于三维可视化仿真FlightGear平台来模拟GBAS的运行引导效果。通过对导航数据分析处理,仿真了可见星和运行轨道的情况。针对传统的最小二乘伪距定位方法和载波相位平滑伪距算法的定位精度、可靠性都不能满足双座电动飞机定位着陆需求的问题,采用了增强算法卡尔曼滤波平滑伪距算法,对增强算法进行了仿真。采用FlightGear与MATLAB联合仿真,可以更直观地看出GBAS导航数据对双座电动飞机的引导效果,从而验证了双座电动飞机在终端区的导航定位着陆可以通过GBAS结合增强算法来引导。定位的水平平均误差和垂直平均误差都减小到1 m以内。

陆基增强系统与仪表着陆系统的空间对准

陆基增强系统(GBAS)与仪表着陆系统(ILS)输出的导航信息基准不同,若要利用数据融合技术实现二者的联合共用,首要问题就是对不同的导航信息进行空间对准.本文作者研究了GBAS与ILS的偏移指示方式,详细推导了GBAS与ILS的空间对准算法,开发了X-Plane飞行数据交互分析系统.利用该系统从X-Plane中采集飞行数据,对所给空间对准算法进行仿真验证.仿真结果表明,所提出的空间对准算法能有效将GBAS与ILS的导航信息转换到统一基准之下,可为GBAS与ILS的数据融合研究提供必要的理论支持.

GLS进近的实施方法与优越性比较

GBAS(地基增强系统)是ICAO(国际民航组织)规划的基于GNSS(全球导航卫星系统)、采用DGPS(差分GPS)技术建立的系统,以它为基础的GLS(全球导航卫星地基增强着陆系统)成为目前最令人关注的一种新的着陆系统。不论是导航精度、系统的可靠性和稳定性,还是运营成本的降低,GLS都优于传统的ILS(仪表着陆系统)。本文从GLS系统和飞行实际相结合的角度,讨论了进近的实施方法,分析了进近的偏差和GLS进近的优越性。

一个含有原子的自然模型∑(A)

1989年A.Blass和A.Scedrov构造了含有原子的模型V(A)(A是所有原子的集合,参见文献)并证明了V(A)是ZFA(ZFA=ZF+A,公理A断言:存在所有原子的集合)的模型。由于集合论的公理系统GB是ZF的一个保守扩充,因此,集合论的公理系统GBA(GBA=GB+A,其中GB是集合论的含有集合和类的哥德尔-贝奈斯公理系统)也是ZFA的一个保守扩充。本文的目的是在集合论的含有原子和集合的公理系统ZFA的自然模型V(A)的基础上,为集合论的含有原子、集合和类的公理系统GBA建立模型。因此,我们首先介绍了A.Blass和A.Scedrov的含有原子的模型V(A);第二,给出并证明V(A)具有的一些基本性质;第三,扩充了集合论的公理系统ZFA的形式语言(?)_(ZFA)并定义含有原子和集合的类C:第四,构造含有原子、集合和类的模型∑(A),称它为自然模型,最后,证明了∑(A)是GBA的模型。

卫星导航进近技术进展

全球卫星定位系统(GNSS)增强系统能提供全天候无间断的卫星导航信号,可以辅助飞机进行进近。本文介绍了全球卫星导航系统进近着陆系统的基本组成、工作原理和功能特点,并对国内外研究进展进行了阐述。针对GNSS进近研究中的热点问题,重点论述了地基增强系统(GBAS)、星基增强系统(SBAS)、用户自主完好性监测(RAIM)等技术的发展现状,指出了GNSS进近技术实际工程应用仍然存在的问题,探讨了GNSS进近技术未来的发展方向。