GBAS

GBAS (Ground-Based Augmentation System) — это наземная система функционального дополнения, предназначенная для повышения точности, целостности, непрерывности и доступности сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), таких как GPS, ГЛОНАСС, Galileo или BeiDou, в зоне аэропорта. Основное назначение GBAS — обеспечение возможности выполнения точных заходов на посадку по категориям I, II и III ИКАО, вплоть до автоматической посадки в условиях низкой видимости. Система является альтернативой традиционным инструментальным системам посадки (ILS) и микроволновым системам посадки (MLS).

Принцип работы

GBAS работает по принципу дифференциальной коррекции. Наземная станция, расположенная на территории аэропорта, принимает сигналы от спутников ГНСС через несколько (обычно три или четыре) антенн, установленных на известных геодезических точках. Станция вычисляет ошибки в спутниковых сигналах, вызванные ионосферными и тропосферными искажениями, неточностями эфемерид спутников и ошибками бортовых часов. На основе этих вычислений формируется корректирующее сообщение, которое передаётся на самолёты в зоне действия системы (обычно в радиусе до 45 км от аэропорта) через канал связи VHF (очень высокая частота) в диапазоне 108–118 МГц.

Кроме дифференциальных поправок, GBAS также передаёт информацию о целостности сигнала (Integrity) и параметрах захода на посадку (Final Approach Segment — FAS). Бортовая аппаратура самолёта, принимая корректирующее сообщение, применяет поправки к собственным измерениям псевдодальностей до спутников, что позволяет вычислить местоположение с субметровой точностью. Для захода на посадку используется так называемый «виртуальный глиссадный луч» — бортовой компьютер рассчитывает отклонение от заданной траектории (глиссады и курса) на основе скорректированных координат и данных FAS.

История и развитие

Разработка GBAS началась в 1990-х годах в рамках программы FAA (США) по модернизации аэронавигационной системы. Первые прототипы были созданы компаниями Honeywell и Thales. В 2003 году система GBAS прошла сертификацию для заходов по категории I ИКАО. В 2008 году в аэропорту Ньюарк (США) начались испытания для категории III, однако широкое внедрение столкнулось с проблемами помехоустойчивости и целостности. В 2010-х годах GBAS была внедрена в ряде аэропортов Европы, Азии и Австралии. В России работы по созданию отечественной системы GBAS ведутся с 2010-х годов под руководством АО «Азимут» и ГосНИИАС. В 2023 году в аэропорту Шереметьево (Москва) начались опытные испытания российской системы «Луч-100» (на базе ГЛОНАСС).

Компоненты системы

GBAS состоит из трёх основных подсистем:

Наземная подсистема (Ground Subsystem)

• Приёмный комплекс — несколько (обычно 3–4) антенн ГНСС, установленных на геодезических столбах с известными координатами.
• Вычислительный блок — процессор, который вычисляет дифференциальные поправки, параметры целостности и FAS.
• Передатчик VHF — радиомаяк, передающий корректирующее сообщение на частоте 108–118 МГц (канал GBAS).
• Мониторинг — система контроля целостности и исправности оборудования.

Бортовая подсистема (Airborne Subsystem)

• Приёмник GBAS — специализированный приёмник VHF, декодирующий корректирующее сообщение.
• Навигационный компьютер — вычисляет скорректированное местоположение и отклонение от траектории.
• Приёмник ГНСС — стандартный спутниковый приёмник (GPS, ГЛОНАСС).

Подсистема FAS (Final Approach Segment)

• База данных FAS — содержит параметры захода на посадку для каждой ВПП (координаты точки приземления, угол глиссады, курс).
• Интерфейс с диспетчером — позволяет выбирать активный заход и контролировать состояние системы.

Виды и классификация

По категориям ИКАО GBAS подразделяется на:

• GBAS CAT I — обеспечивает точность, достаточную для заходов с высотой принятия решения (DH) 60 м (200 футов) и видимостью 550 м. Сертифицирована и внедрена в ряде аэропортов (например, Бремен, Германия; Ньюарк, США).
• GBAS CAT II/III — обеспечивает точность для автоматической посадки с DH 30 м (CAT II) и 0 м (CAT III). Находится на стадии испытаний и сертификации. Основные проблемы — помехи от отражений сигналов (многолучевость) и обеспечение целостности при отказе спутников.

По типу обработки сигнала:

• Differential GBAS (DGBAS) — классическая дифференциальная коррекция.
• Network GBAS (NGBAS) — использует данные от нескольких наземных станций для повышения точности и целостности.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Экономия — одна наземная станция может обслуживать все ВПП аэропорта (в отличие от ILS, где требуется отдельный маяк на каждую ВПП).
• Гибкость — возможность легко изменять параметры захода (угол глиссады, курс) без перестройки оборудования.
• Меньшая чувствительность к помехам — в отличие от ILS, GBAS не подвержена влиянию зданий и рельефа.
• Совместимость — работает с любыми ГНСС (GPS, ГЛОНАСС, Galileo).

Недостатки

• Зависимость от спутников — при отказе нескольких спутников точность может снизиться.
• Помехи от отражений — многолучевость сигналов вблизи зданий и ангаров.
• Ограниченная зона действия — радиус до 45 км от аэропорта.
• Сложность сертификации — для CAT III требуется высокая степень целостности, что пока не достигнуто.

Применение

GBAS используется в гражданской авиации для:

• Точных заходов на посадку — в аэропортах с высокой интенсивностью движения (например, Франкфурт, Лондон-Хитроу, Сидней).
• Автоматической посадки — в перспективе для CAT III.
• Навигации в зоне аэропорта — обеспечение точного выдерживания маршрутов руления и взлёта.
• Снижения шума — возможность выбора траектории захода, минимизирующей шумовое воздействие на жилые зоны.

В России GBAS внедряется в аэропортах Москвы (Шереметьево, Домодедово), Санкт-Петербурга (Пулково) и Казани. Планируется использование системы на базе ГЛОНАСС для повышения независимости от GPS.

Критика и проблемы

Основные критические замечания касаются:

• Недостаточной целостности — для CAT III требуется вероятность ошибки менее 10⁻⁹, что пока не гарантируется.
• Помех от ионосферы — в высоких широтах (например, в России) ионосферные возмущения могут снижать точность.
• Кибербезопасности — канал передачи VHF потенциально уязвим для глушения и подмены сигнала.
• Стандартизации — различия в протоколах GBAS разных производителей (Honeywell, Thales, российский «Азимут») затрудняют совместимость.

Интересные факты

• Первая в мире сертифицированная система GBAS CAT I была установлена в аэропорту Бремен (Германия) в 2009 году.
• GBAS может одновременно обслуживать до 30 самолётов в зоне действия.
• В 2022 году в аэропорту Сиднея (Австралия) GBAS использовалась для заходов с использованием Galileo (европейская ГНСС).
• Российская система «Луч-100» впервые прошла лётные испытания в 2024 году на самолёте Ил-96-300.

Источники

• ICAO Annex 10 — Aeronautical Telecommunications, Volume I (Radio Navigation Aids).
• RTCA DO-245 — Minimum Operational Performance Standards for GPS Local Area Augmentation System (LAAS).
• FAA Advisory Circular AC 20-130A — Airworthiness Approval of Navigation Systems.
• Материалы ГосНИИАС и АО «Азимут» (Россия).
• Статьи журнала «Aviation Week & Space Technology» (2010–2024).