1. 全球衛星導航增強系統(GNSS Augmentation System)
全球衛星導航增強系統係提供各飛航階段之導航功能,使用此系統只需要少數地面設施便能達到精確導航效果。由於衛星時鐘漂移、 星曆誤差、以及電離層延遲等影響,造成全球衛星導航系統準確性不足,故其無法單獨使用在某些關鍵之導航程序。
透過增強系統,如差分全球衛星導航系統,計算呈現之誤差並廣播修正資訊予機載導航系統,提供航空器充分之準確導航, 使其航行於全球衛星導航系統之航路架構或達成進場或降落需求。增強系統亦能夠提供全球衛星導航系統訊號的可靠性及可用性訊息。
增強系統能夠提供航管系統下列益處:
a. 改善非精確進場程序機場之降落標準,星基增強系統能提供第一類儀降進場能力,而陸基增強
系統亦能提供第一類儀降進場或更佳降落標準。
b. 全球衛星導航系統訊號之較佳可用性及完整性可提升服務可靠性。
c. 透過導引進場及離場程序以及航空器精確導航能力,增強航空器追蹤之一致性及可預測性。
d. 最佳化航路、進場及離場程序、提升整體飛航服務效率、節省飛航時間、顧及環境衝擊及降低
航空公司營運成本。
e. 透過減少儀器飛航程序所需地面導航設施數量,降低建置及維護成本。
2. 亞太區域衛星導航系統建置小組
亞太經濟合作會議運輸工作小組於2002年成立亞太區域衛星導航系統建置小組,此小組在於研究全球衛星導航系統對於亞太區域飛航操作及經濟之效益。 建置小組不但參予此區域全球衛星導航系統建置,並提供政府及企業全球衛星導航系統於安全、效率及財務健全等多重運輸系統支援相關議題。
自公元2002年起,民航局亦為此衛星導航系統建置小組成員,積極參與其會議及研究計畫。 民航局視參與亞太區域建置小組為交換資訊及評估本區全球衛星導航系統進度之主要方法。 此小組下有一亞太區域衛星導航系統測試平臺(APEC GNSS Testbed),該平臺計算星基增強系統修正訊號, 並採用VHF數據鏈發射機代替星基增強系統之同步衛星進行全球定位系統完整性資料及修正訊號廣播, 測試平臺並未如實際作業系統採用完整備援硬體架構,此系統組成如下:
a.測試平臺參考站(Testbed Reference Station, TRS):
設立7座測試平臺參考站,架設於印尼、馬來西亞、菲律賓、泰國、越南及澳洲、中華民國,進行廣域之全球定位系統訊號接收, 並將GPS訊號轉為星基增強系統測試平臺主控站可接收之格式。
b.測試平臺主控站(Testbed Master Station, TMS):
架設於泰國曼谷,蒐集各參與國測試平臺參考站接收之資料,集中運算星基增強系統之修正量與完整性資料,並產生星基增強系統修正訊息。
c.測試平臺修正訊號發射站(Testbed VHF Station, TVS):
架設於泰國,以VHF頻段廣播測試平臺主控站所產生之星基增強系統訊息。
d.測試平臺機載接收設備(Testbed User Platform, TUP):
架設VHF接收器於泰國航空無線電公司之飛測機,藉由機載接收設備進行星基增強系統資料收集與運算。
e.衛星作業中心(Satellite Operation Center)
監控即時顯示星基增強系統導航能力及各子系統之運作狀況。
民航局計畫持續傳送臺灣測試平臺參考站收集之資料予曼谷之測試平臺主控站,此計劃由國立成功大學民航研究所協助實行。 亞太經合會衛星航行系統測試平臺系統概念如圖一。
圖一:亞太經合會衛星航行系統測試平臺
3. 星基增強系統(Satellite-Based Augmentation System, SBAS)
星基增強系統屬大範圍導航增強系統,透過地面參考站網絡計算鄰近區域各種特定之誤差。地面站傳送衛星訊息給地面主控站,主控站整理並處理這些資料以產生衛星修正訊息, 藉由廣播站臺傳送資訊給同步衛星,並由同步衛星傳送一廣域誤差修正訊息給有適當設備的飛行器來更新及修正全球衛星導航系統的精確性及完整性。SBAS作業概念如圖二。

圖二:SBAS作業概念圖
目前全球有數個星基增強系統正在發展中,日本有MSAS(MTSAT Satellite-Based Augmentation System),涵蓋範圍為亞太、紐、澳、美國西岸,美國為WAAS(Wide Area Augmentation System),涵蓋範圍為美洲大陸,歐洲則是EGNOS(European Geostationary Navigation Overlay System),涵蓋範圍為歐、亞、非三大陸。對本區而言,最可能被使用者包括:日本MSAS、印度GAGAN(GPS Aided Geo-Augmented Navigation)及中國SNAS。未來全球SBAS涵蓋範圍如圖三。

圖二:未來全球SBAS涵蓋構想圖
MSAS及GAGAN由美國提供技術並依WAAS架構發展而成,故兩者功能相近。民航局持續注意星基增強系統發展進度,特別是日本MSAS。期望未來各星基增強系統建置完成後能與機載導航系統接軌,提供無縫隙資料更新網路。
4. 陸基增強系統(Ground-Based Augmentation System, GBAS)
陸基增強系統是設計來便利全球衛星導航系統進場/離場程序及終端區域航行作業。陸基增強系統著重於機場環境,有效範圍約20-30浬。 陸基增強系統在美國被稱作本域增強系統 (Local Area Augmentation, LAAS)。
陸基增強系統之作業模式在全球衛星導航系統接收器方面類似星基增強系統,不同處在於其提供之修正訊號是藉由VHF地面發射站廣播, 而無同步衛星廣播修正訊號。陸基增強系統作業概念如圖四。

圖四:GBAS作業概念
透過陸基增強系統提供全球衛星導航系統精確性、可用性及完整性需求水準,可做儀器或微波降落系統之替代選擇。 陸基增強系統配合全球衛星導航系統,能提供曲線進場及離場程序之額外彈性。
本區部份機場受地形限制而無法架設儀降系統,民航局為提昇儀降能力,曾於臺中及花蓮機場架設微波儀降系統,作為降落助航設施, 由於微波儀降系統機載設備耗資頗鉅,航空公司因經濟考量而微波儀降系統無法普及。為改善機場服務能力及克服地形問題,民航局考慮 於其裝設陸基增強系統。
為暸解全球定位系統衛星訊號可用性,民航局於2004年4月30日完成本區17座機場GNSS訊號可用性分析報告,未來將再依亞太區域全球衛星導航建置小組之陸基增強系統建置建議, 採用陸基增強系統作第一、二、三類儀降進場,改善航機進場導航服務效能。
依國際陸基增強系統發展時程,民航局將於選定機場建置陸基增強系統,提供第一類儀降進場服務,民航局亦將與現代化之雙頻定位衛星(Galileo及GPS現代化計畫) 合作及架設機場虛擬衛星(Airport Pseudo-Lite, APL),逐步提供至第二及第三類儀降進場能力。
陸基增強系統提供較星基增強系統及陸基區域增強系統更佳精確性及完整性。目前陸基增強系統僅支援第一類儀降進場能力,未來計劃提供第二類/第三類導航服務。 民航局將可於尚無儀降系統機場提供第一類儀降進場或以GNSS為基礎之更佳服務,或於已有第一類儀降系統機場提供第二類/第三類儀降進場能力。 對於因地形限制無法架設儀降系統機場,可架設陸基增強系統提供第一類儀降進場服務。
陸基增強系統提供多條跑道涵蓋範圍,減少地面助導航設施數量,並且減少系統架設及維護費用。但對本區陸基增強系統無法提供廣域增強系統服務, 因此需與星基增強系統或者陸基區域增強系統配合,以提供本區廣域衛星導航增強系統服務能力。
陸基增強系統便利機場特殊需求及不同機場儀航程序,提供包含曲線進場、偏移、多段、斜角、多段誤失進場與多段離場程序等。
5. 陸基區域增強系統(Ground-Based Regional Augmentation System, GRAS)
陸基區域增強系統為應用於廣域之陸基增強系統,其設計目的為提供某些未能達到第一類儀降進場或更佳進場精確度非精確進場機場星基增強系統(SBAS)航路及增強進場服務另一選擇, 與陸基增強系統同樣採用特高頻資料鏈 (VHF Data Link) 發射站代替星基增強系統同步衛星廣播修正訊號。與陸基增強系統不同處在於其透過多個發射站提供較廣之涵蓋範圍, 其涵蓋範圍根據地面發射站數量而定。
對臺灣而言,陸基區域增強系統提供較星基增強系統更佳服務能力,因亞太地區靠近地磁赤道區域,陸基區域增強系統訊號易受電離層閃爍影響,造成較高程度的訊號延遲變化。 預期陸基區域增強系統能達到第二類垂直引導進場能力(APV-II),決定高度為250至300呎。陸基區域增強系統亦能達到第一類儀降進場能力,決定高度為200呎。
陸基區域增強系統組成如下:
a.地面參考站臺(GRAS Reference Station, GRS):
蒐集及監控GPS衛星訊號。
b.主控站臺(GRAS Master Station, GMS):
至少一座,處理來自GRS資料,產生GPS修正訊號及完整性資料。
c.VHF廣播站(GRAS VHF Satation, VGS):
從GMS接收GPS修正訊號及完整性資料,透過VHF向航機廣播訊號。