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    咸阳机场GBAS选址研究

    时间：2023-01-08 18:55:11来源：百花范文网本文已影响人

    荆恒 JING Heng

    （中国民用航空西北地区空中交通管理局，西安 710068）

    西安咸阳国际机场由两条跑道组成，分别为1号跑道（以下称为西跑道），东侧跑道为2号跑道（以下称为东跑道）。GBAS设备均为咸阳机场两条跑道共四个跑道入口方向提供I类精密进近导航服务。

    GBAS地面设备主要负责监控GNSS星座卫星发射的导航信号，并通过VDB向邻近空域发射信号，以支持航空器的运行需求。GBAS地面设备主要分为主站，VDB发射机及天线，基准接收机及4个基准接收天线。包含主站设备的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。

    GBAS地面设备选址首先应遵循以下原则：

    ①满足运行需求、空中航行服务需求和飞行程序设计需求。

    ②GBAS地面设备要求架设在机场工作区内，只有当机场无法满足地面设备最低运行标准的情况下，才考虑将GBAS地面设备安装在机场外。

    ③GBAS地面设备不能穿越机场的障碍区表面，不能穿越机场净空区表面，任何穿越这些区域的行为需要得到特殊许可。

    ④满足MHT4003-2021《民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范第1部分_导航）》第10章GBAS设置要求。该规范章节为中国民航针对GBAS地面设备颁布的场地设置及保护条例。

    ⑤设备选址应在满足机场现有需求的情况下、将机场远期规划纳入考虑，所选场址不与机场规划产生冲突；

    ⑥设备选址应方便供电及通信连接（如靠近电源、通信网络，场地容易到达等）。

    参考上述选址原则，在咸阳机场进行如下选址作业：

    《民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范第1部分_导航》中规定GBAS基准接收子系统的几何中心距跑道决断高度位置的水平距离不应超过6km。以两条跑道四个入口的决断高度点为圆心，绘制四个圆（图中黑色圆所示），GBAS主站之基准接收天线阵的可选区域即为它们的交集区域。

    《民用航空通信导航监视台（站）设置场地规范第1部分_导航》中规定VDB天线距所服务跑道入口的水平距离不应超过5.6km。以两条跑道四个入口为圆心，绘制四个圆（图中白色圆所示），GBAS主站中VDB天线的可选区域即为它们的交集区域。

    如图1所示，GBAS主站可选区域即为以上两个区域的交集（图中阴影区域所示）。在该区域中，筛选出两处满足需求的候选场址进行分析。

    图1 咸阳机场GBAS候选场址区域范围示意

    2.1 GBAS候选场址一分析（西跑道南端）

    咸阳机场西跑道南入口附近，需要建设一体化方舱放置主站机柜，4个基准接收天线（RR）围绕一体化方舱（主站室内设备所在位置）分布，具体布局如图2所示，布局选择不规则四边形排布，保证相邻两组天线满足规范10.2.2的要求。

    图2 咸阳机场候选场址一GBAS主站布局——西跑道南端

    2.2 GBAS候选场址二分析（西跑道西侧VOR旧址）

    西跑道中段西侧的方形区域为VOR台站旧址，现状为空闲状态，该区域能够满足基准接收天线搭设要求。该区域需要建设一体化方舱放置主站机柜，四个基准接收天线在该区域内呈不规则四边形分布在主站周围，相互间隔可保持100m以上。

    所有天线及设备设施距离跑道中心线150m以上，距离滑行道和停机坪200m以上，基准接收天线布局如图3所示。

    图3 咸阳机场候选场址二GBAS主站布局——西跑道西侧VOR旧址

    2.3 GBAS候选场址比选

    上述两个主站场址均能满足咸阳机场GBAS运行需求，在信号覆盖和其余设备的配置上并无显著差别。

    当参考机场远期规划时，由于西跑道有向西扩建跑道的计划，未来VOR台站的位置处于改建范围内，处于新建跑道和现有跑道之间。为避免未来进行站址搬迁工作，推荐选择机场远期规划不会造成影响的区域。因此，在选址研究工作中推荐场址一作为落地场址。

    根据《民用航空地基增强系统（GBAS）地面设备技术要求-I类精密进近》（MH/T 4045-2017）的要求如下：设备应支持满足Ⅰ类精密进近服务等级的每条跑道端覆盖范围内有效辐射功率场强应在-99dBW/m～-35dBW/m之间。

    根据《民用航空地基增强系统（GBAS）地面设备技术要求-I类精密进近》（MH/T 4045-2017）的要求如下：

    设备应支持满足Ⅰ类精密进近服务等级的每条跑道端，最小服务范围覆盖要求如下，见图4，覆盖范围内有效辐射功率场强应在-99dBW/m～-35dBW/m之间。

    图4 支持I类精密进近最小覆盖要求

    ①侧向：从LTP/FTP两侧140m开始，沿最后进近路径两侧±35°向外延伸到28km处，沿最后进近路径两侧±10°向外延伸到37km处的最后进近航径两侧；

    ②垂直：侧向范围内，以GPIP为起点向上最大7°或1.75θ，向下到水平面以上的0.30θ-0.45θ，跑道入口高度之上30～3000m。

    注：θ为下滑道倾角（GPA），通常为3度；
    当GPA为3度时，37千米处高度最小值为585m。

    根据《民用航空地基增强系统（GBAS）地面设备测试方法-I类精密进近》（MH/T 4051-2018）的规定，GBAS飞行测试时，需要执行以下检查：①圆周飞行：测试飞机以FTP/LTP（着陆入口点）为圆心，高度1500m、3000m，半径20海里，检查VDB信号的覆盖。②圆弧飞行：在进近方向，进行弧度飞行，以评估在所需水平区域内的GBAS VDB信号覆盖。具体包括：以FTP/LTP为圆心，距离15海里处，高度600m，进行±35度的弧度飞行；
    以FTP/LTP为圆心，距离20海里处，高度600m，进行±35度的弧度飞行。③水平飞行：分别以本场高度600m、900m、1200m，距入口20海里处沿跑道中心线飞行至跑道另一侧2.5海里处结束。④进近飞行：从距离跑道入口20海里处进行进近飞行，飞行至决断高度60m处拉平。

    根据以上原则，结合GBAS场地规范要求，GBAS VDB天线相对于所服务的跑道入口的水平距离不应超过5.6km（即3海里），且需要满足通视要求。按照咸阳国际机场GBAS推荐场址位置，需要在每条跑道架设一套、共计两套VDB设备。

    依据上述条件选定主站VDB天线和扩展VDB的发射天线位置，分别位于咸阳机场西跑道南侧下滑台和东跑道北侧2处发射天线与相近跑道通视无遮挡，用瑞谱电磁环境仿真分析及频谱规划管理软件（WRAP）进行模拟场强覆盖仿真评估分析，配置仿真参数见表1。

    表1 西安咸阳国际机场VDB覆盖评估配置

    经研究VDB信号覆盖评估的内容可按以下开展：①大圆覆盖：以GBAS推荐场址主站位置为圆心，高度1500m、3000m，半径23NM，检查VDB信号的覆盖是否超过-99dBW/m。②圆弧覆盖：以GBAS推荐场址主站位置为圆心，距离20NM处，高度600m，沿跑道±35度的弧度，检查VDB信号的覆盖是否超过-99dBW/m。③水平飞行及进近路径覆盖：以本场高度600m、900m、1200m，距入口20NM处沿跑道中心线飞行至跑道另一侧2.5海里处结束。用瑞谱电磁环境仿真分析及频谱规划管理软件（WRAP）进行模拟场强覆盖仿真评估分析，选取112MHz频点、10dBW发射频率、高度3000m进行大圆覆盖分析，结果如图5所示。

    图5 发射功率13dBW，3000m高度大圆覆盖图

    图中分别显示了2个VDB发射天线场强大于-99dBW/m的区域，VDB信号场强大于-99dBW/m的覆盖半径超过51.46km（大于23NM），满足覆盖要求。

    选取112MHz频点、16dBW发射频率、高度600m进行圆弧覆盖、水平飞行及进近路径覆盖分析，结果如图6所示。

    图6 发射功率13dBW，600m高度覆盖图

    图中分别显示了2个VDB发射天线场强大于-99dBW/m的区域，在跑道05-23方向上，VDB信号场强大于-99dBW/m的覆盖半径超过37km（20NM），满足覆盖要求。

    通过上述研究可知，在咸阳机场部署2套VDB发射天线，保证每条跑道至少有1套VDB发射天线与相近服务跑道为通视无遮挡，VDB发射信号满足GBAS I类精密进近信号覆盖的要求。

    由于GBAS设备基准接收天线的布局对场地的开阔度有一定要求，而国内机场布局相对紧凑，在星基导航设备逐渐落地推广的大环境下，建议国内机场后期规划过程中仿照目前仪表着陆系统提前预留安装位置。

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