Advanced ground based and satellite based precision approach systems

Abstract

This final degree project is divided in two differentiated blocks. In the first one, an analysis of the actual landing systems is made, explaining how they work, their requirements and the advantages and disadvantages of each one. Those systems can be classified into two different groups; on one side the systems that we will call as "classic systems", which are the Instrument Landing System (ILS) and the Microwave Landing System. On the other side, the new approach systems which use global navigation satellite systems, with the support of augmentation systems in order to ensure the definite levels of precision and integrity. Those systems are the Satellite Based Augmentation System (SBAS) and the Ground Based Augmentation System (GBAS). Next, the project focuses in the GBAS system and analyses how it works and the subsystems that form it. Also the GNSS error sources are commented and whether them can be corrected or not. Finally how the corrections which will be send to the aircraft are generated is explained. The second block focuses on the analysis of the on board VHF Data Broadcast (VDB) receiver, which gets the corrections generated by the GBAS system. This receptor follows the scheme of a superheterodyne receiver and in the project it is explained how each of the blocks that form it work. These blocks are the different filters, amplifier, mixer and frequency synthesizer and their characteristics and requirements are exposed. Also the calculus to check that the requirements of transmitted power fixed by the International Civil Aviation Organization (ICAO) are made to test out the suitability of the receiver. In the last chapter of the project, a simulation of the blocks of the receiver is made using the software Advance Design System (ADS) and the obtained results are compared with the values of the calculus made before.

Català: Aquest treball final de carrera es divideix en dos blocs diferenciats. En el primer d’ells, es farà un anàlisi del sistemes d’aproximació actuals, explicant el seu funcionament, requisits i els avantatges i inconvenients que cada un d’ells aporta. Aquests sistemes es poden classificar alhora en dos grups diferents; per una banda els sistemes que anomenarem clàssics, com són l’Instrument Landing Systems (ILS) i el Microwave Landing System (MLS). Per l’altra, els nous sistemes d’aproximació que utilitzen sistemes de posicionament global per satèl·lit, sempre amb l’ajuda de sistemes d’augment per garantir requeriments de precisió i integritat. Aquests últims són el Satellite Based Augmentation System (SBAS) i el Ground Based Augmentation System (GBAS). A continuació el treball es centra en el sistema GBAS i hi analitza el seu funcionament i els subsistemes en que es divideix. Es comenten també les diferents font d’error del sistemes GNSS, quines d’aquestes podran ser corregides, i finalment com es generen les correccions que seran enviades a l’aeronau. El segon bloc se centra en l’anàlisi del receptor VHF Data Broadcast (VDB) embarcat, el qual rep les correccions que crea el sistema GBAS. Aquest receptor segueix el model d’un receptor superheterodí i en el treball s’explica el funcionament de cada un dels blocs que el formen; com són els diferents filtres, amplificadors, mescladors i sintetitzadors de freqüència; així com les seves característiques i requisits. També es realitzen els càlculs per comprovar que es compleixen els requisits implantats per l’Organització d’Aviació Civil Internacional (OACI) en quant a potencies de transmissió i que, per tant, el receptor es apte. En l’últim capítol del treball es realitza la simulació de tots els blocs del receptor mitjançant el software AdvanceDesign System (ADS) i es comparen els resultats obtinguts amb els càlculs realitzats anteriorment.