秦新梅

（中國民用航空新疆空中交通管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引 言

為了滿足航天航空事業(yè)的發(fā)展，2005年以來，美國、歐洲等國家大力發(fā)展新一代航空運(yùn)輸技術(shù)，而我國作為民航運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展最快的國家，民航運(yùn)輸技術(shù)無法滿足民航事業(yè)的發(fā)展需求。我國95%的衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用基于美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，但為了確保我國航天航空信息的安全，從2000年開始獨(dú)立研發(fā)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有全球衛(wèi)星定位和通信功能，可以滿足我國航天航空導(dǎo)航、通信需求，確保我國公共信息安全。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國獨(dú)立自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之后的第4個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段構(gòu)成?？臻g段包括27顆地球軌道衛(wèi)星、5顆靜止軌道衛(wèi)星以及3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星。地面段主要由主控站、監(jiān)測站以及注入站構(gòu)成，通過采集復(fù)雜信息，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位功能，并監(jiān)測各個工作站的數(shù)據(jù)信息。用戶段指用戶端，用戶通過移動設(shè)備接收空間站和地面站的數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航功能，主要用于航天航空、車載導(dǎo)航等領(lǐng)域[1]。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以在全球范圍內(nèi)提供全天候的定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具備短報文通信功能，定位精度可以達(dá)到10 m，測速精度達(dá)到0.2 m/s，授時精度達(dá)到10 ns。2012年，我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)制定了覆蓋亞太地區(qū)的定位、通信、授時服務(wù)功能規(guī)劃。2017年11月5日，中國第三代導(dǎo)航系統(tǒng)升空。2018年8月25日，我國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射第35顆衛(wèi)星和第36顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，是北斗三號全球系統(tǒng)第12顆和第13顆組網(wǎng)衛(wèi)星。2018年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將服務(wù)范圍擴(kuò)展到全球，預(yù)示著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式進(jìn)入全球時代。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航導(dǎo)航中的應(yīng)用

2.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在飛機(jī)航線路線規(guī)劃中的應(yīng)用

區(qū)域?qū)Ш街冈诘孛鎸?dǎo)航設(shè)施的范圍，機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)在設(shè)施范圍內(nèi)按照路線飛行導(dǎo)航。如果陸基導(dǎo)航條件有限，無法搭設(shè)地面導(dǎo)航臺，則會影響機(jī)載導(dǎo)航的服務(wù)功能，無法讓導(dǎo)航系統(tǒng)按照飛行路線飛行。因此，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在民航導(dǎo)航系統(tǒng)中，可以打破地面導(dǎo)航對機(jī)載導(dǎo)航的限制，提高航空領(lǐng)域的利率率。民用航天公司的飛機(jī)在飛行導(dǎo)航時，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相連，讓兩者相互配合，尋找最佳的飛行路線，從而實(shí)現(xiàn)航線點(diǎn)對點(diǎn)的直航，提高飛機(jī)飛行效率。

2.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在飛機(jī)進(jìn)離場的RNP精密導(dǎo)航功能

RNP技術(shù)是利用飛機(jī)自身搭載的導(dǎo)航設(shè)備和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)引導(dǎo)飛機(jī)起降的技術(shù)，是未來航天導(dǎo)航發(fā)展方向。飛行員不需要依靠地面導(dǎo)航設(shè)施就能按照精準(zhǔn)的定位軌跡進(jìn)行飛行，即便在能見度很低的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)著陸，提高飛機(jī)飛行的安全性和精準(zhǔn)性，降低我國航空公司由于天氣原因?qū)е嘛w機(jī)航班延誤和返航的現(xiàn)象，提高飛機(jī)飛行效率。RNP精密導(dǎo)航利用現(xiàn)代飛行計(jì)算機(jī)、全球定位系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，讓飛機(jī)按照預(yù)定航線精確飛行。因此，需要將RNP技術(shù)應(yīng)用在飛機(jī)進(jìn)離場過程中。將北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在飛機(jī)進(jìn)離場活動中，通過飛行計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序，讓飛機(jī)非常準(zhǔn)確地進(jìn)入終端內(nèi)隧道，以避免飛機(jī)進(jìn)離場需要與飛機(jī)場地面導(dǎo)航設(shè)施配合時，地面導(dǎo)航設(shè)施受天氣、飛機(jī)場等方面因素的因素，進(jìn)而影響飛機(jī)著陸和起飛的時間。將其應(yīng)用在我國西部復(fù)雜地形、天氣多變的機(jī)場中，可以改變機(jī)場起飛天氣標(biāo)準(zhǔn)和最低下降標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)場儀表著陸系統(tǒng)

飛機(jī)儀表著陸系統(tǒng)又稱盲降系統(tǒng)。地面導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射兩束無線電信號指引飛機(jī)向下滑行和向行道航行，幫助飛機(jī)建立一條由跑道向空中飛行的虛擬路徑?？罩酗w機(jī)通過機(jī)載接收設(shè)備接收無線電信號，確定飛機(jī)和虛擬飛行路徑信息，讓飛機(jī)按照正確的路徑方向飛向跑道或者平穩(wěn)下滑，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)安全著陸。因?yàn)閮x表著陸系統(tǒng)讓飛機(jī)在能見度很低或者飛行員看不到任何參考的條件下指引飛機(jī)著陸，所以被稱為盲降系統(tǒng)。盲降系統(tǒng)是機(jī)場標(biāo)準(zhǔn)的著陸引導(dǎo)設(shè)備。儀表著陸系統(tǒng)由甚高頻航向信標(biāo)臺、特高頻下滑信標(biāo)臺以及甚高頻指點(diǎn)標(biāo)構(gòu)成。當(dāng)航向信標(biāo)臺顯示與跑道中心線對準(zhǔn)的航向面時，下滑信標(biāo)會顯示下滑面，航向面和下滑面相交的位置就是著陸系統(tǒng)給出飛機(jī)進(jìn)近著陸的路線。如果飛機(jī)下降時低于盲降系統(tǒng)提供的下滑線，盲降系統(tǒng)將向飛行員發(fā)布警告信息。

近年來，隨著我國航空事業(yè)的發(fā)展，選擇飛機(jī)出行的人數(shù)越來越多，飛機(jī)起落班次的數(shù)量越來越大。儀表著陸系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，受到地面建筑物、地面與空中反射信號、地面臺地形等因素的干擾，無法調(diào)整飛機(jī)精準(zhǔn)度，導(dǎo)致出現(xiàn)空中交通頻繁的現(xiàn)象。儀表著陸系統(tǒng)在班次比較少的情況下，可以讓飛機(jī)實(shí)現(xiàn)安全著陸，但在班次降落比較頻繁的情況下，系統(tǒng)無法及時作出響應(yīng)，影響到飛機(jī)的正常降落。將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在儀表著陸系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)精密導(dǎo)航定位和飛行指引進(jìn)行著陸[3]。精密導(dǎo)航定位可以滿足一類盲降要求，并提供飛機(jī)水平方向和垂直方向的偏差指引。普通的儀表著陸系統(tǒng)，一條跑道著陸系統(tǒng)只能對應(yīng)一個同等級的儀表著陸系統(tǒng)進(jìn)近程序，精密進(jìn)近著陸系統(tǒng)可以同時對應(yīng)多個同等級儀表著陸系統(tǒng)進(jìn)近程序，提高了儀表著陸系統(tǒng)的進(jìn)近效率和精準(zhǔn)的導(dǎo)航服務(wù)。

精密儀表著陸系統(tǒng)具有更強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，支持曲線進(jìn)近，系統(tǒng)可以根據(jù)飛機(jī)場的實(shí)際情況編程進(jìn)近程序，滿足不同類型航空器獨(dú)立進(jìn)離場的需求，提高飛機(jī)著陸效率和管制效果。精密儀器著陸系統(tǒng)可以滿足二類、三類盲降要求，普通儀表著陸系統(tǒng)只能滿足一類盲降要求。目前，北京、廣州、上海、成都和烏魯木齊機(jī)場的盲降系統(tǒng)可以滿足二類盲降要求，其他機(jī)場大多數(shù)只能實(shí)現(xiàn)降低＞800 m或者跑道視程＞550 m條件下的盲降。精密儀器著陸系統(tǒng)對飛機(jī)盲降系統(tǒng)沒有高度限制和外界目視參考要求。此外，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有一定的兼容性，可以與機(jī)場現(xiàn)有的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行有效銜接。

3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在山東東營勝利機(jī)場

2017年10月10日，中國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次在山東東營勝利機(jī)場ARJ21-700飛機(jī)的103架飛機(jī)上進(jìn)行測試試飛，此次試飛按照國際民航標(biāo)準(zhǔn)和中國民航技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)測試北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收性能。將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在ARJ21-700飛機(jī)上，提高了一類盲降精密性能，其在瞬態(tài)和定位指標(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際飛行標(biāo)準(zhǔn)，試飛取得了圓滿成功，對促進(jìn)山東東營勝利機(jī)場的發(fā)展具有重要意義。山東東營勝利機(jī)場將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、未定導(dǎo)航地基增強(qiáng)系統(tǒng)、機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于國產(chǎn)飛機(jī)平臺，為日后北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在國際民航飛行的標(biāo)準(zhǔn)化和應(yīng)用推廣上奠定了良好基礎(chǔ)。山東東營勝利機(jī)場將進(jìn)一步加大對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，加快北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用推廣。山東東營勝利機(jī)場以此為契機(jī)，將進(jìn)一步提升東營市的航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，增加國內(nèi)重要樞紐城市和旅游城市的航班，提高整個東營勝利機(jī)場的旅客運(yùn)輸量、貨輪吞吐量，大力發(fā)展通用航空產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié) 論

隨著我國航天航空事業(yè)的發(fā)展，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不斷發(fā)展，逐漸應(yīng)用與民航導(dǎo)航系統(tǒng)，對提高我國航天航空信息安全具有重要意義。我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為一項(xiàng)新研發(fā)的技術(shù)，還需要進(jìn)一步完善，讓其更好地應(yīng)用在民航導(dǎo)航系統(tǒng)中，促進(jìn)我國航天航空事業(yè)的發(fā)展。