成都双流机场GBAS选址研究

杨德录

成都双流机场GBAS选址研究

杨德录

（中国民用航空西南地区空中交通管理局，成都 610000）

GBAS作为卫星导航系统在民航领域应用的典型设备，在完好性、可用性和精度等方面具备更高的性能水平，在着陆引导和精密进近等方面拥有特殊优势。为了推进GBAS在国内民航领域的技术应用，以成都双流机场GBAS选址设计为基础，研究GBAS地面设备在国内大型干线机场的选址及场址评估策略工作。

GBAS；选址；成都双流机场

0 引言

成都双流国际机场（IATA：CTU，ICAO：ZUUU）目前拥有两条远距离平行跑道，跑道首尾相对而错开，其构型较为特殊；机场航站楼位于两条跑道之间。双流机场两条跑道共四个跑道入口方向，均需要地基增强系统（Ground-Based Augmentation System，GBAS）设备提供I类精密进近导航服务。

GBAS地面设备的运行原理为通过监测与解析GNSS星座卫星发射的空间信号，使用甚高频数据广播（VHF Data Broadcast，VDB）向其信号覆盖范围内的所有航空器提供导航信号，为支持航空器的运行安全提供对应的伪距修正值、进近数据、完好性及可用性信息等导航参数[1]。GBAS地面设备的主要功能部分称为主站，通常主站由主站机柜、VDB发射机和天线、基准接收机和天线等部分组成。提供I类精密进近服务的GBAS地面设备通常包含至少1个VDB发射机及天线、基准接收机及4个基准接收天线。主站机柜放置于室内环境，VDB天线和4个基准接收天线放在主站机柜附近，并符合其相应的保护区规范[2]。

1 GBAS地面设备选址策略

2021年中国民航局发布了新版的《民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范》[3]，其中第九章对GBAS设备包括GNSS接收天线、VDB天线、通信电缆等设置提出了一系列具体规定，使得GBAS地面设备的选址有据可依。

除此之外，GBAS台站各个设备还需要满足机场的净空要求，原则上不得穿越机场净空区表面，并且满足飞行程序障碍物评估面的要求[4]。在实际操作过程中，某些导航台站因为使用限制的原因需要设置在突破限制面/限制区域的空间内，如果GBAS设备有上述情况，需要进行针对性评估并得到主管部门特殊许可。

还需要注意的是，避免GBAS设备与机场现存的其他导航通信设施相冲突，在设置时需避让其他设施的保护区，并避免空间信号由于设置距离过近造成互相干扰。

在满足上述要求的情况下，选择能够满足航行服务运行需求的空间位置作为备选场址，其地理位置尽可能架设在机场围界内，方便管理及维护。在考察备选场址综合条件时，除了筛选方便施工、取电及网络通信等条件外，也应考虑机场远期发展造成的变动对于台址运行条件的影响。

2 成都双流机场GBAS地面设备选址流程

按照《民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范》中的要求，进行地图作业初步筛选设备位置：

1）以跑道入口沿跑道中心线向外约900 m的位置作为该跑道的决断点，以此点为圆心、6 km为半径画圆；每个跑道入口均以此方式作图，圆形交集区域为GBAS主站可设置区域，四个基准接收天线的几何中心必须位于该区域内，才能服务所有跑道入口的运行，满足规范中9.2.2相关规定。

2）以同样方式，以跑道入口为圆心、5.6 km为半径画圆，四个圆形交集区域为GBAS主站的VDB发射天线可选择区域，设置在该区域内的设备可覆盖所有跑道方向的导航信号服务，满足规范9.2.3相关规定。除此之外，某些GBAS设备设置有额外的VDB站，可以在无法遴选出交集区域或VDB信号存在被障碍物（如航站楼）遮挡的情况下，使用多个VDB站及发射天线保障多跑道服务。

地图初选作业的过程示意如图1所示，图中用阴影表示的区域为GBAS主站设备备选区域，是上述两个区域的交集。由于双流机场跑道特殊构型，得到的主站可选区域非常狭窄，可选区域空地少，各类停机坪较多，且覆盖跑道端净空。在图1作业的主站可选区域之外布站，则一套GBAS设备无法满足为所有跑道提供精密进近导航服务的要求，极大地增加了设备成本。所以在双流机场的选址工作中，无法给出多个彼此距离较远、变化较大的备选场址方案，本文采取选定最佳主站布局区域后，通过天线位置微调来达到选址方案优化的方式，进行选址作业。

图1 双流机场GBAS候选地址示意图

2.1 双流机场GBAS设备配置及位置布局

主站可选区域内，靠近现有航向台或下滑台可以节省主站室内设备另建机房的成本，靠近电源并且便于维护。由于双流机场西跑道南端及东跑道北端航向台附近空地面积小，且考虑端净空对天线高度的限制，综合考虑将主站位置定为东跑道北端下滑台后方。该下滑台机房北侧区域地势开阔，满足基准接收天线间隔要求，且无航空器尾流的影响，属于较为理想的场址位置。

主站4个基准接收天线及VDB天线位于机房北侧空地。考虑到航站楼对VDB信号的遮挡，主站VDB只能完全覆盖东跑道，故需要增加一套VDB设备（即VDB扩展站）满足西跑道VDB通场覆盖要求。对于四个跑道入口的卫星定位精度监测，主站位置可以提供东跑道北端及西跑道南端的定位精度监测，但超过主站位置3 km以上的其他入口需要单独配置卫星定位精度监测设备（即位置域监测站）并与主站设备进行数据连接，随时监测GBAS服务可用性。故需要在西跑道北端及东跑道南端各布局一套位置域监测站。

根据上述内容得到双流机场GBAS设备配置如表1所示。

表1 成都双流机场GBAS设备配置

双流机场GBAS各站点位置如图2所示。

图2 双流机场GBAS各站点位置示意图

2.2 GBAS主站天线布局分析

确定主站位置后，根据《民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范》[3]中关于基准接收天线布局的要求，基准接收天线之间的间距需大于50 m，且距离跑道中心线垂直间距75 m以上。以下提供两种布局方案，在满足选址规范相关参数的规定下，可做到四个基准接收天线的几何中心在主站可选区域内，满足四个跑道入口的GBAS服务需求。

2.2.1 GBAS主站天线布局一

基准接收天线1（RRA1）和基准接收天线2（RRA2）位于东跑道北下滑台后方，基准接收天线3（RRA3）和基准接收天线4（RRA4）建设在西跑道北航向台机房附近，这将使基准接收子系统几何中心北移至可选区域内。假设运行中出现某个基准接收天线故障的情况下，排除最靠近主站可选区域的RRA3时几何中心仍位于主站可选区域内，可用性不受影响，RRA4故障则同理。布局一的天线位置及几何中心示意如图3所示。

图3 双流机场主站布局一

2.2.2 GBAS主站天线布局二

RRA1、RRA2和RRA3均位于东跑道北下滑台附近，RRA4比布局一向更北移动，建设在西跑道北航向台机房附近，这也可使基准接收子系统几何中心北移至可选区域内。但该方案在RRA4故障的情况下，将不可对西跑道北入口着陆的飞机提供GBAS服务。布局二的天线位置及几何中心示意如图4所示。

图4 双流机场主站布局二

根据以上分析，两种布局方案均满足符合导航台站场地设置规范，且能够满足机场运行要求。相比之下布局一的天线布局可靠性更高，故推荐该天线布局作为双流机场GBAS主站布局方案。

3 结语

由于双流机场跑道构型的特殊性，GBAS选址流程中的备选场址较为局限。建议其余机场如有加快安装使用GBAS的需求，可参考本文的选址策略及地图作业流程，在机场范围内选择多处符合场地规范的候选场址进行进一步比选；同时建议机场后期规划过程中仿照目前对仪表着陆系统提前预留安装位置的做法，在机场规划前期考虑包括GBAS在内的多种新技术导航设备的使用，从而降低选址难度，提高设备使用效率，避免因选址困难而造成维护困难及增加设备成本的可能性。

[1] AC-91-FS-2015-29. 卫星着陆系统（GLS）运行批准指南[S]. 中国民用航空局飞行标准司，2015.

[2] ICAO-2018. 国际民用航空公约—附件10[S]. 第七版.

[3] MH/T4003.1-2021. 民用航空导航台（站）设置场地规范[S]. 中国民用航空局，2021.

[4] FAA ORDER-6884.1. Siting Criteria for Ground Based Augmentation System (GBAS) [S]. FAA, 2010.

Research on GBAS Site Selection of Chengdu Shuangliu Airport

YANG Delu

As a typical equipment of satellite navigation system in civil aviation, GBAS has higher performance level in integrity, availability and accuracy, and has special advantages in landing guidance and precision approach. In order to promote the technical application of GBAS in the domestic civil aviation field, based on the GBAS demonstration project of Chengdu Shuangliu airport, the site selection scheme and site analysis and evaluation of GBAS ground equipment in typical domestic airports is discussed in the paper.

GBAS; Site-Selection; Chengdu Shuangliu Airport

TN967

A

1674-7976-(2022)-02-102-04

2021-12-09。杨德录（1988.08—），四川西昌人，硕士研究生，工程师，主要研究方向为民用航空导航。