張霽陽

【摘 要】我國民航導(dǎo)航方式主要依賴地面導(dǎo)航基站，由全向信標(biāo)設(shè)備和測(cè)距儀設(shè)備組成。該設(shè)備依賴于進(jìn)口，其造價(jià)成本極高。我國民航航路其長度達(dá)幾千公里，每300公里需要一個(gè)導(dǎo)航臺(tái)站，每個(gè)臺(tái)站都必須配備兩套導(dǎo)航設(shè)備，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民用航空領(lǐng)域方面的應(yīng)用在全球有著很大的市場(chǎng)，對(duì)經(jīng)濟(jì)甚至世界文明的發(fā)展有著非常大的意義。

【關(guān)鍵詞】民航；衛(wèi)星導(dǎo)航；應(yīng)用

一、引言

航空應(yīng)用的特殊性對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能具有嚴(yán)格的要求，現(xiàn)有的GPS系統(tǒng)自身并不足以滿足航空應(yīng)用的需求，必須進(jìn)行多種增強(qiáng)技術(shù)的支持才能實(shí)現(xiàn)基于GPS的航空導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù)。

二、民用航空對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的要求

航空應(yīng)用與一般的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用不同，它要求衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)必須提供連續(xù)的高性能服務(wù)，以保障航行安全。對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)而言，航空應(yīng)用對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的要求主要集中在精度、完好性、連續(xù)性和可用性等四個(gè)方面。

（1）精度是描述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用戶估計(jì)的位置、時(shí)間信息與真實(shí)值之間重合度的度量，一般用95%的置信度水平給出。

（2）完好性是對(duì)系統(tǒng)提供正確信息的可信度的度量，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性還要求系統(tǒng)在不能滿足特定應(yīng)用需求時(shí)應(yīng)具有向用戶及時(shí)報(bào)警的能力。

（3）連續(xù)性是指整個(gè)系統(tǒng)在將要執(zhí)行的操作的持續(xù)期間內(nèi)完成其功能而不發(fā)生意外中斷的能力，即衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)滿足精度和完好性要求條件下，在特定飛行操作階段中能夠保持導(dǎo)航精度和完好性的概率。

（4）可用性是指系統(tǒng)服務(wù)可以使用的時(shí)間百分比，即衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航和差錯(cuò)檢測(cè)功能正常運(yùn)行，且同時(shí)滿足精度、完好性和連續(xù)性要求的概率。

在飛機(jī)上GPS必須和其他導(dǎo)航設(shè)備結(jié)合使用，比如慣性導(dǎo)航導(dǎo)，陸基無線電導(dǎo)航設(shè)備。在陸地上空的航路一般使用陸基導(dǎo)航設(shè)備，如全向信標(biāo)/測(cè)距儀設(shè)備。在大洋上空飛行時(shí)，一般距離比較遠(yuǎn)，則會(huì)把慣導(dǎo)和GPS組合使用。通用航空公司的飛機(jī)不僅裝有GPS，和地圖相結(jié)合在一起使用，還會(huì)加裝一些其他輔助設(shè)施，比如陸基無線電導(dǎo)航設(shè)備。GPS在民用航空領(lǐng)域的應(yīng)用之所以只作輔助導(dǎo)航方式，為了使GPS能夠更好地提供導(dǎo)航服務(wù)，提高精度，保證飛行安全，就必須采用必要的增強(qiáng)措施，即使GPS采用了匹配接收和擴(kuò)頻技術(shù)。GBAS，一種基于地面設(shè)備的增強(qiáng)設(shè)施系統(tǒng)，簡稱路基增強(qiáng)系統(tǒng)，一般在機(jī)場(chǎng)區(qū)域比較常見。LAAS，是一種非常穩(wěn)定，適用的路基增強(qiáng)系統(tǒng)，其它的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)相當(dāng)成熟，一般在終端區(qū)的航空器進(jìn)近程序中用得比較多。但中國內(nèi)地暫時(shí)還沒有應(yīng)用，在美國的大小型機(jī)場(chǎng)比較常見。

三、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民用航空的應(yīng)用

我國是世界上第二大航空應(yīng)用國，盡管目前我國的機(jī)場(chǎng)數(shù)量只有一百多個(gè)，遠(yuǎn)少于美國上萬個(gè)機(jī)場(chǎng)的規(guī)模，但我國的航空應(yīng)用發(fā)展是快速的，僅在“十二五”期間，我國就規(guī)劃新建機(jī)場(chǎng)上百個(gè)。同時(shí)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，私人擁有飛機(jī)已逐漸成為可能，相應(yīng)的航空導(dǎo)航應(yīng)用市場(chǎng)也將逐步發(fā)展擴(kuò)大。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一共由35顆衛(wèi)星組成，其中5顆是靜止軌道衛(wèi)星，其中30顆為非靜止軌道衛(wèi)星。其有兩大特性，一是開放性，即為全球用戶提供高精度的，免費(fèi)的導(dǎo)航服務(wù)，可以與世界各國進(jìn)行交流，互相探討技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，共同促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的發(fā)展；二是自主性，為我國自主建設(shè)和運(yùn)行的衛(wèi)星系統(tǒng)，打破了國外壟斷，不受任何政治和軍事條件的局限，可以為民航導(dǎo)航提供可靠的服務(wù)。它由地面段、空間段和用戶段三個(gè)部分組成，可以在任何時(shí)刻在全球范圍內(nèi)提供可靠，高精度的定位服務(wù)。它的定位精度誤差為十米，測(cè)速精度為每秒0.2米。

目前全球范圍內(nèi)可用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只有GPS，但是GPS穩(wěn)定性、完善性的不足，在航空領(lǐng)域的應(yīng)用只能做輔助導(dǎo)航，對(duì)于我們這種政治環(huán)境來說只能利用不可依靠，作為獨(dú)立導(dǎo)航系統(tǒng)或者主用系統(tǒng)必須謹(jǐn)慎小心。航路上GPS的精度以及足夠了，可以放心使用。我們應(yīng)該加大對(duì)Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用。航空導(dǎo)航陸基系統(tǒng)已應(yīng)用了幾十年，到如今2016年為止，星基導(dǎo)航系統(tǒng)還沒有完全成熟，其還應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮主要的導(dǎo)航作用。VOR、DME、ILS仍是主要的民用航空導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS只可以起輔助作用，雙系統(tǒng)冗余對(duì)航空安全是必要的。ILS是著陸系統(tǒng)中最成熟的系統(tǒng)，幾乎所有機(jī)場(chǎng)都在使用，并且作為主用儀表著陸系統(tǒng)。MLS有著其特有的優(yōu)點(diǎn)，被各國軍方廣泛使用，美軍在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中就使用了移動(dòng)式的MLS。歐洲的英、法、荷蘭也在擴(kuò)大MLS的部署。有人說MLS悄無聲息地回來了。LAAS是陸基增強(qiáng)系統(tǒng)，因其性能優(yōu)良而推廣。基于GPS/Galileo的LAAS、WAAS將成為飛行器進(jìn)近程序中垂直引導(dǎo)的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李志成，楊敏.全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)踐[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2016，43（09）.

[2]張愛勇.民用航空測(cè)距信號(hào)對(duì)北斗導(dǎo)航信號(hào)的干擾研究[J].移動(dòng)通信，2016（09）.

[3]宛新泰，王海聞.航空衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基本原理及應(yīng)用研究[J].世界有色金屬，2016（05）.

[3]劉曉華.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航導(dǎo)航中的應(yīng)用分析[J].中國高新區(qū)，2018（01）.