增强型近地警告系统
近地警告系统(GPWS)和飞行安全
近地警告系统（GPWS）和飞行安全摘要：近地警告系统通过语音和灯光信号向飞行员提供警告，在预防可控飞行撞地（CFIT）事故方面起着重要的作用。
GPWS正是针对CFIT研制和发展的电子设备系统。
它利用飞机上各种已有的传感器所提供的信号，监控飞机的状态和相对地形的位置，在出现危及飞行安全的情况时向飞行员发出警告。
但是近地警告系统也存在着缺陷，使CFIT仍时有发生。
针对近地警告系统存在的缺陷，发展了增强型近地警告系统EGPWS。
本文将对GPWS以及EGPWS 与飞行安全这一问题进行阐述。
关键词：GPWS 近地警告系统EGPWS 增强型警告系统CFIT 可控飞行撞地可控飞行撞地CFIT已经成为商用喷气飞机机毁人亡的主要原因，当飞机无意中撞地或坠海时就发生了一次可控飞行撞地（CFIT）事故。
例如：一架BeC99飞机机组被允许进行白天的航向道的进近。
目的地天气是700英尺散云，400英尺多云，3英里能见度，有雾和雨，天气听起来不算太好，但对于近进来说是足够了。
开始进近时，不知道什么原因飞机飞错了方向，飞到航向道边界外而不是对准机场，机组没有注意到增加的距离，进近到一半的时候，机长意识到发生错误了，从舱音记录器听到“让我们复飞”，副驾驶回答到“下降到1100英尺”，然后就没有对话了。
两分钟后，飞机撞地，撞地点高度1800英尺，距机场7英里，机上6人有3人死于事故中。
如果飞机上装有GPWS，它会发出“PULL UP”的警告语音，这次事故就可能会避免。
1988年1月19日，一架SA227在科罗拉多，向Durango机场进近中坠毁。
飞机上9人遇难，8人生还。
NTSB认为“如果飞机上有GPWS，就可以警告飞行员飞机正在接近地面，从而避免事故。
警告系统可以提前大约20秒发出警告。
”1990年1月15日，一架SA227在向内华达Elko机场进近中坠毁。
机上13人遇难。
NTSB 指出，如果飞机上安装了GPWS将提供大约25秒的警告。
EGPWS
2、过大的地形接近率
襟翼在着陆位置 2B方式：机襟翼放出至 进行 ILS进近，在航向道 30 度或以上，处于着陆 和下滑道±2个点以内 状态下发生的过度地障 接近率。EGPWC以襟翼 位置以及高度下降速率 在着陆跑道5海里以内， 来计算决定最低的限制。 机场标高3500英尺以下， 达到限制极限后发出语 并且地形/障碍物感应警 音警告:"TERRAIN 报完全可用 TERRAIN"，如果在1.6 秒钟内未离开警戒区域， 将发出"PULL UP, PULL 起飞后60秒以内 UP"的警告语音，红色 "PULL UP"灯亮。
2、过大的地形接近率
襟翼在着陆位置 2B方式：机襟翼放出至 30度或以上，处于着陆 状态下发生的过度地障 接近率。EGPWC以襟翼 位置以及高度下降速率 来计算决定最低的限制。 达到限制极限后发出语 音警告:"TERRAIN TERRAIN"，如果在1.6 秒钟内未离开警戒区域， 将发出"PULL UP, PULL UP"的警告语音，红色 "PULL UP"灯亮。
在介绍EGPWS增强型近地警告系统前我们要先 了解它的前身GPWS近地警告系统。为什么需要 近地警告系统呢？这又要从CFIT（可控飞行撞 地）说起。CFIT就是在飞行中并不是由于飞机 本身的故障，或发动机失效等原因发生的事故， 而是由于机组在毫无觉察危险的情况下，操纵飞 机撞山、撞地或飞入水中，而造成飞机坠毁或严 重损坏和人员伤亡的事故。
定义
GPWS为潜在的包括即将触地在内的危险飞行状况提 供警报。 GPWS 使用一内部的全球范围地形数据库监控近地情 况。近地数据在导航上显示。如果有潜在的地形冲突， 根据预计冲突的时间，提供警报。这些警报称之为 “前视地形警报”。 前视地形警报基于飞机的位置、气压高度、垂直飞行 轨迹以及地速
EGPWS故障分析
近期EGPWS故障分析与介绍编写：排故组王海洋一、故障现象：近期，B-5047、B-5072、B-2526等多架飞机均出现关于EGPWS（增强型近地警告系统）的故障。
例如，7月21日B-2526飞机下降到20英尺前，“TERRAIN INOP”灯亮，“PULL UP”灯亮，伴随“TOO LOW FLAP”声音警告；7月30日B-5072飞机“TERRAIN INOP”灯常亮；9月11日“TERRAIN INOP”间歇性亮等。
二、系统原理：GPWS(Ground Proximity Warning System)地面警告系统。
这套系统是当航机在异常接近地障的状况下,使用语音,灯号以及在萤幕显示警告文字的方示,来警告飞行员。
这套系统只有在RA(Radio Altitude)2450尺以下才会作用启动。
近地警告系统主要把危险状况分为6种方式警告：--下降速度过大；--对于地面的接近速率过大；--起飞或复飞爬高时襟翼下放得太小；--飞机离地高度不够；--飞机进近时，下滑道向下偏离；--风切变。
GPWS的不足在于飞向陡峭地形时预警时间不够，以及飞向不是跑道的平地时的告警。
这些不足也导致CFIT（受控撞地）事故仍然不断出现，后来国际民航组织提出了安装EGPWS增强型近地警告系统系统来弥补GPWS的不足，以避免类似的CFIT事故。
EGPWS（Enhanced Ground Proximity Warning System）增强型近地警告系统，在保持原有GPWS系统优点的同时，增加了前视地形警戒和地形显示等新功能，能使飞行机组更全面地了解飞机周边的地形态势，从而进一步降低CFIT事故的发生率。
EGPWS输入信号为无线电高度、气压高度、升降速度、空速、迎角、航向、经纬度以及进近着落时选定的跑道方位、下滑偏离、选定的决断高度、襟翼位置、起落架位置等，这些输入数据与GPWS的输入相同，但增加了地形显示选择和地形抑制开关输入信号。
近地警告系统的作用分析
近地警告系统的作用分析摘要：从2005年1月1日起，我国所有最大审定起飞重量超过15000公斤或客座数超过30的涡轮发动机飞机，都要安装近地警告系统，目前，进展顺利。
关键词：近地警告系统作用分析一、近地警告系统介绍（Ground Proximity Warning System）地面迫近警告系统，又叫近地警告系统，这套系统是当航机在异常接近地障的状况下，使用语音，灯号以及在萤幕显示警告文字的方示，来警告飞行员.这套系统只有在RA（Radio Altitude）2450尺以下才会作用启动。
在较为先进的EGPWS（Enhance Ground Proximity Warning System）的GPWC （Ground Proximity Warning Computer）也使用GPS地形资料建立地形资料库，与航机目前位置与飞行路径参考比较.使飞行员能够了解在飞机周围的地形资讯，并在有航机迫近地形的状况下发出警告.这个功能称为Terrain Awareness （TA）。
二、近地警告系统的作用近地警告系统（GPWS）是一种保障飞行安全的重要电子设备。
它是利用专用的近地警告计算机（GPWC）及其它相关机载电子系统来实现近地警告的，近地警告计算机根据机载导航系统所获得的飞机飞行参数及形态，跟踪监测飞机相对于地面的运动状态。
当飞机处于不安全的接地飞行状态，或飞机进入风切变（影响飞机飞行的两股相对气流）区域时，即向机组发出警告指令，提醒飞行员立即采取措施，使飞机迅速脱离不安全的接地飞行状态，修正飞行高度，实现对飞机飞行安全的实时监控。
增强型近地警告系统（EGPWS）是在原有近地警告系统（GPWS）基础上的改进和加强，其安全性能更高，确保飞机在飞行中定位更精确、更安全、着陆更平稳。
三、近地警告系统发出警告原理EGPWS可以向机组提供警戒等级或警告等级信息。
当前飞行状况导致EGPWS警戒或警告启动时，无论机组是否选择，地形图将强制性的自动显示在飞行仪表上。
增强型近地警告系统研究
增强型近地警告系统研究摘要:本文在介绍近地警告系统原有功能的基础上,重点探讨了EGPWS的新增功能,并对其原理和实现过程进行了分析研究。
通过GPWS、EGPWS和TAWS之间的比较,阐述了近地警告系统的发展历程,并对EGPWS在这一领域可能的发展趋势进行了展望。
关键词:可控飞行撞地前视地形警戒地形显示增强型近地警告系统地形提示和告警系统1 引言在飞行中并不是由于飞机本身故障或发动机失效等原因造成的飞机无意中的撞地或坠海事故就称为可控飞行撞地(CFIT)事故。
据国际民航组织统计(ICAO),可控飞行撞地已经成为商用喷气飞机机毁人亡的主要原因。
1975年以前,世界范围内的商用喷气机群平均每年发生8次可控飞行撞地事故。
为此有关部门研制了近地警告系统(GPWS),为飞行员提供飞机以不安全形态危险接近地面的警告信号,提高机组的处境意识。
近地警告系统的广泛安装,大大减少了可控飞行撞地事故。
因此,1974年美国联邦航空局(FAA)对运输机机载近地警告系统的安装作出明确规定,国际民航组织也于1979年将机载近地警告系统的安装纳入国际标准和建议措施。
在这10年期间,可控飞行撞地事故减少至每年4次左右,到1985年以后,可控飞行撞地事故每年仅发生1～2起。
为了解决这一问题,克服GPWS的局限性,1998年霍尼韦尔公司推出了增强型近地警告系统(EGPWS)。
EGPWS是在GPWS的基础上,增加了“前视地形警戒”和“地形显示”两大主要功能。
此系统大大提高了系统提示的预警时间,给飞行员以更多的反应裕度,从而在更大程度上避免CFIT事故的发生。
有资料显示,自1998年霍尼韦尔公司推出EGPWS到2004年,安装EGPWS系统的飞机无一发生CFIT事故,证明了EGPWS确实能有效地预防CFIT事故的发生。
因此,FAA要求在2005年1月1日以后终止使用GPWS,而安装EGPWS。
本文主要介绍了近地警告系统的发展历程,分析了GPWS、EGPWS以及TAWS的特点和局限性,并对其原理和实现过程进行了分析研究。
增强型近地警告系统
Civil Aviation Flight University of China13
Civil Aviation Flight University of China 5
Enhanced Ground Proximity Warning System(EGPWS)
Air Radio data altitude
Air Radio Baro Airplane data altitude altitude position
064 6
TERRAIN Terrain display
Look-ahead terrain alerting
Figure 9.1
Civil Aviation Flight University of China 6
NBAA 2003
7
Enhanced Ground Proximity Warning System(EGPWS)
Civil Aviation Flight University of China10
Enhanced Ground Proximity Warning System(EGPWS)
Caution envelope
NBAA 2003
Look-ahead distance
Altitude offset
NBAA 2003
Current GPWS
EGPWS
增强型近地警告系统的特性及实现
Ｊ ｌ ０ ７ ｕｙ２ ０
增强型近地警告系统 的特性及 实现
刘连 生 ， 戴 维 陈
（ 国 民航 大 学 ａ基 础 实验 中心 ．， 空 自动 化 学 院 ， 津 ３ ０ ０ ） 中 ． ｂ航 天 ０ ３ ０
ＷＳ 系统 的 比较 ， ＥＧＰ 对 ＷＳ新 增 的“ 前视 地 摘 要 ： 强 型 近 地 警告 系统 是 预 防 可控 飞行 撞 地 事故 的 重 要 手 段 。通 过 与 ＧＰ 增
维普资讯
第２ ５卷 增 刊 １
２０ ０ ７年 ７月
中 国 民 航 大 学 学 报
Ｊ ｏＵＲＮＡＬ ｏＦ ＣＩ Ｌ ＶＩ ＡＶＩ ＡＴＩ ｏＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ｏＦ ＣＨ卫、 ｉ Ａ
Ｖｏ ． ５ ｕ ｐ １ １２ Ｓ ｐ ｌ
陆 阶 段 、 无 线 电 高度 低 于 ７ ６ｍ（ ５ ， ｆ ０３４８ｍ） 发 且 ４ ２４ ０ｆ １ ｔ ． ｔ ＝ ０ 时 生作 用 ， 作 主 要 依 赖无 线 电高 度 ， 前视 功能 。换 言 之 ， Ｐ 工 无 Ｇ ｗＳ
Hale Waihona Puke ｐａ ） ｌｙ ２大 主要 功 能 。 的 Ｅ Ｐ 新 Ｇ ＷＳ功 能 使 用 自身 的 全球 机 场 位 置 是 属 于现 状 型或 反 应 式 系 统 ，即 只 有 当 飞 机 已 经 进 入 了 对 飞行 数 据 库 和 地 形 轮廓 数 据 库 ， 根据 飞 机 位置 、 压 高 度 和 预 计 的 构 成 威 胁 的环 境 中时 才 发 出 警 告 信 号 ，因 而 飞 行 员 只 能 在 飞 机 并 气 飞行 轨 迹 等 信 息 确定 是 否 存 在 潜 在 的撞 地 危 险 。此 系 统 大 大 提 高 了系 统 提示 的 预警 时间 ， 飞行 员 以更 多 的反 应 裕 度 ， 而 在 给 从 更 大 程 度 上避 免 Ｃ Ｉ ＦＴ事故 的发 生 。 资 料显 示 ， １９ 有 自 ９ ８年 霍 尼
EGPWS和GPWS的联系和区别
EGPWS和GPWS联系和区别GPWS对航空器近地时的某些不安全飞行状态进行检测和报警的装置本文可能用到以下民航常用的缩略语，在文中不再解释。
EGPWS：Enhanced Ground Proximity Warning System 增强型近地警告系统TAWS:Terrain Awareness Warning System 地形提示和警告系统GPWS:Ground Proximity Warning System 近地警告系统CFIT：Controlled flight into terrain 可控飞行撞地FAA：Federal Aviation Administration 联邦航空局（美国）可控飞行撞地与近地警告系统在介绍EGPWS增强型近地警告系统前我们要先了解它的前身GPWS 近地警告系统。
为什么需要近地警告系统呢？这又要从CFIT（受控撞地、可控飞行撞地）说起。
CFIT就是在飞行中并不是由于飞机本身的故障，或发动机失效等原因发生的事故，而是由于机组在毫无觉察危险的情况下，操纵飞机撞山、撞地或飞入水中，而造成飞机坠毁或严重损坏和人员伤亡的事故。
根据国际民航组织的统计，可控飞行撞地目前已经成为导致商用喷气飞机机体损毁事故和人员死亡事故的元凶。
为此，民航开始在飞机上安装GPWS近地警告系统避免类似事故的发生，增加安全性。
1974年，FAA开始对在美国空域飞行的航班上的GPWS进行强制安装要求，1979年，国际民航组织推荐使用者安装该设备。
此后CFIT事故急剧减少。
1985年后，CFIT事故每年仅发生1到2次，而强制要求安装前每年发生7到8次。
目前，全球几乎所有的商用喷气飞机均装备GPWS。
GPWS由近地警告计算机、警告灯和控制板组成。
它的核心是近地警告计算机，一旦发现不安全状态就通过灯光和声音通知驾驶员，直到驾驶员采取措施脱离不安全状态时信号终止。
近地警告系统主要把危险状况分为6种方式警告：--下降速度过大；--对于地面的接近速率过大；--起飞或复飞爬高时襟翼下放得太小；--飞机离地高度不够；--飞机进近时，下滑道向下偏离；--风切变。
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增强型近地警告系统
本文可能用到以下民航常用的缩略语，在文中不再解释。
EGPWS：Enhanced Ground Proximity Warning System 增强型近地警告系统TAWS:Terrain Awareness Warning System 地形提示和警告系统
GPWS:Ground Proximity Warning System 近地警告系统
CFIT：Controlled flight into terrain 可控飞行撞地
FAA：Federal Aviation Administration 联邦航空局（美国）
可控飞行撞地与近地警告系统
在介绍EGPWS增强型近地警告系统前我们要先了解它的前身GPWS 近地警告系统。
为什么需要近地警告系统呢？这又要从CFIT（受控撞地、可控飞行撞地）说起。
CFIT就是在飞行中并不是由于飞机本身的故障，或发动机失效等原因发生的事故，而是由于机组在毫无觉察危险的情况下，操纵飞机撞山、撞地或飞入水中，而造成飞机坠毁或严重损坏和人员伤亡的事故。
根据国际民航组织的统计，可控飞行撞地目前已经成为导致商用喷气飞机机体损毁事故和人员死亡事故的元凶。
为此，民航开始在飞机上安装GPWS近地警告系统避免类似事故的发生，增加安全性。
1974年，FAA开始对在美国空域飞行的航班上的GPWS进行强制安装要求，1979年，国际民航组织推荐使用者安装该设备。
此后CFIT事故急剧减少。
1985年后，CFIT事故每年仅发生1到2次，而强制要求安装前每年发生7到8次。
目前，全球几乎所有的商用喷气飞机均装备GPWS。
GPWS由近地警告计算机、警告灯和控制板组成。
它的核心是近地警告计算机，一旦发现不安全状态就通过灯光和声音通知驾驶员，直到驾驶员采取措施
脱离不安全状态时信号终止。
近地警告系统主要把危险状况分为6种方式警告：
--下降速度过大；
--对于地面的接近速率过大；
--起飞或复飞爬高时襟翼下放得太小；
--飞机离地高度不够；
--飞机进近时，下滑道向下偏离；
--风切变。
近地警告系统还通过在驾驶舱内的扬声器向驾驶员发出声音报警，警告系统的主指示灯发出报警指令，并在电子飞行仪表系统上显示警告信息。
虽然GPWS能有效地减少了事故，但是CFIT事故仍然是导致商用喷气飞机事故的主要原因，事故数据显示GPWS有需要改进的区域．现行的GPWS 有以下特点和不足之处
---不能了解前方的情况。
它只有“下视”功能，依赖于无线电高度，而无线电高度不能反映飞机前方的地形情况。
---虽然可通过对过去的飞行信息进行跟踪和对以后的飞行信息进行预测，以评估前方是否存在危险。
使飞机飞向上升坡度很大的地形时，向驾驶员发出告警信号。
但如果前方出现突然上升的地形，垂直的峭壁或陡峭的悬崖，则无法及时发出告警信号
---存在“无警告”的因素限制：当飞机起落架和襟翼均在着陆形态，并以正常速率下降时，无法提供地形警告，因为此时GPWS认为飞机将降落在机场，为避免干扰，需要抑制告警。
事实表明，不少CFIT事故就是在降落阶段发生。
EGPWS增强型近地警告系统
GPWS的不足在于飞向陡峭地形时预警时间不够，以及飞向不是跑道的平地时的告警。
这些不足也导致CFIT事故仍然不断出现，国际民航组织提出了安装TAWS地形提示和警告系统弥补GPWS的不足，以避免类似的CFIT事故，TAWS系统在保持原有GPWS系统优点的同时，增加了前视地形警戒和地形显
示等新功能，能使飞行机组更全面地了解飞机周边的地形态势，从而进一步降低CFIT事故的发生率。
目前，全世界只有一家供应商
HONEYWELL公司，他们提供的TAWS系统也
就是EGPWS增强型近地警告系统。
1996年，
该系统通过了美国联邦航空管理局（FAA）
的鉴定。
正如其名称所示，它是传统近地警
告系统（GPWS）的改进产品。
迄今为止，全世界已经安装EGPWS设备的飞
机没有发生过一起可控撞地（CFIT）事故。
EGPWS设备外型
为了简化机组与EGPWS的联系，让机组更快适应，EGPWS的警告方式与传统GPWS几乎一样，也包括了传统GPWS的相关功能，GPWS的具体功能、运行方式这里就不介绍了，下面介绍的是EGPWS与传统GPWS相比的一些新功能和特点。
增强型近地警告系统有以下特点：
增强型近地警告系统使用自身的全球机场位置数据库和地形数据库，并且利用飞机位置、气压高度和飞行轨迹信息来确定潜在的撞地危险。
机场位置数据库装有全球所有长度超过3500英尺（1067米）的2万多条跑道的资料，地形数据库包括了全球几乎所有的地形情况，在数据库中，地球表面被分为无数的方格，根据每个方格中的地形最高点来标明其方格的数值。
而且这些资料会定期更新。
当飞机在飞行过程中，在进入某一机场附近时，飞机所探测到的周围环境的数据会实时地与机上存有的数据进行对比，飞机在进入危险区之前，系统就会向机组发出警告，避免雨雾等恶劣天气中在飞行员仍然有效控制飞机的情况下发生飞机撞地或撞山的事故。
该系统目前已成为波音和空中客车新出厂飞机的标准配备。
EGPWS使用简要介绍：
为了显示地形和提供地形告警，EGPWS的计算机与飞机的其他系统链接。
飞机的导航系统提供飞机目前的位置，这可告诉计算机应参照地形数据库中的哪一部分，飞机的高度表可告诉计算机目前的飞行高度以便其确定何处的地形高度会引发危险。
如何显示地形：
EGPWS地形显示功能可以由机组人工开启或当前飞行状况导致警戒或警告启动时会自动显示。
在飞机的电子飞行仪表系统EHSI、ND或气象雷达显示器或上可显示距飞机高度2000英尺以下和更高的地形。
地形在显示器上以星罗棋布的红、黄、绿等光点图形来显示，彩色圆点的密度随着地形高度的升高而增加。
参照下图，简要介绍如下：
红色光点：表示明显高于飞机飞行高度的地形，比飞机现行高度高出2000英尺（610米）或以上地形威胁；
黄色（琥珀色）光点：表示与飞机高度相当的地形，从飞机现行高度高出2000英尺（610米）到低于现行高度500英尺（152米）的范围之间存在地形冲突；绿色光点：表示地形高度低于飞机的飞行高度，比飞机现行高度低于500英尺（152米）到低于2000英尺（610米）存在地形间隔；
洋红色光点：表明地形数据库未识别区域
为了减少显示的混乱，避免不必要的干扰，任何低于飞机现行高度2000英尺的地形不显示，只用黑色背景代替。
如何发出警告：
EGPWS可以向机组提供警戒等级或警告等级信息。
当前飞行状况导致EGPWS警戒或警告启动时，无论机组是否选择，地形图将强制性的自动显示在飞行仪表上。
由于使用了地形数据库，所以EGPWS可比GPWS更早地发出预警信号。
在EGPWS中，计算机沿着飞机的预定航迹连续搜索数据库，这样可使系统具有虚拟的前视能力。
飞机直飞、平飞或机动飞行时均可采用预警的工作方式。
若飞机正在下降，计算机会沿下滑航迹进行搜索；若飞机正在转弯，则沿转弯航迹搜索。
如果EGPWS认为飞机的航迹在某处与地形太近，它会提前一分钟以上发出音频和视频告警信号，要是计算机认为时间还需提前的话，则会更早发出告警的时间。
如左图，当EGPWS系统发出告警
时，在飞行仪表上将用彩色固定
方块来加以强调，表示会引发危
险的地形，同时还伴随有相应的
音响告警。
固定的红色方块表示地形处在30
秒的飞行时间范围内，要求机组
立即执行避开地形机动程序；
而固定的黄色方块则表示地形处
在大约30到60秒的飞行时间范
围内，要求机组立即检查飞行轨
迹按需修正，并执行相应地形机
动程序。
我国民航飞机安装EGPWS的情况
按中国民航总局要求，从2005年1月1日起，我国所有最大审定起飞重量超过15000公斤或客座数超过30的涡轮发动机飞机，都要安装EGPWS系统，目前，进展顺利。
早在1997年，我们就开始关注和跟踪国际上关于近地警告系统的要求并一直关注TAWS系统安装政策的进展。
同时，原来制约国内应用这一系统的主要问题在管理和技术上已有突破，比如数据库的有效性、地球坐标系差异的误差消除、地面无线电导航覆盖不足的补偿等等。
这些都使在我国机队安装这一系统成为可能。
1998年－1999年，美国FAA开始就TAWS系统的安装政策和适航要求征求意见，并于1999正式颁布了这一系统的安装政策。
当时我们已经开始考虑我国的相关要求，对我国现有机队600多架飞机的安装情况进行了普查和具体的安装可行性调查研究，同时分析了FAA、JAA和ICAO的政策要求，认为我国有安装这一系统的可行性和必要性。
2002年6月，民航总局适航司在制定了政策草案后，召开了研讨会，向航空公司进一步了解情况，求得反馈信息。
2002年9月，民航总局正式颁发了TAWS安装政策。
根据民航总局2002年9月颁发的文件，国内航空公司将于2004年底前在30座以上的客机上全部安装增强型近地警告系统。