[科普中國(guó)]-航空導(dǎo)航

我國(guó)政策

我國(guó)制定導(dǎo)航技術(shù)政策的目的是指導(dǎo)民用航空導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)施的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和管理，推進(jìn)導(dǎo)航新技術(shù)的系統(tǒng)性試驗(yàn)和應(yīng)用，為有關(guān)部門(mén)的規(guī)劃、決策、技術(shù)發(fā)展等提供參考。我國(guó)民用航空導(dǎo)航系統(tǒng)將滿(mǎn)足不同用戶(hù)、運(yùn)行者和管理者的需求，是天、地、空三位一體的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)。

當(dāng)前我國(guó)陸基導(dǎo)航設(shè)備總體數(shù)量不足，布局不盡合理；導(dǎo)航技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用和研究相對(duì)落后；GNSS及RNAV等新技術(shù)的應(yīng)用和運(yùn)行研究相對(duì)滯后；導(dǎo)航技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行程序的自主研發(fā)和評(píng)估能力滯后。為未來(lái)基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行提供所需的冗余和備份能力是平穩(wěn)過(guò)渡的必要條件，從而突破向背臺(tái)飛行的限制，重新整合現(xiàn)有導(dǎo)航設(shè)施資源，完善陸基系統(tǒng)的冗余和備份設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮陸基導(dǎo)航設(shè)備性能。對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，主權(quán)以及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)決定了使用者必須對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，制定了衛(wèi)星導(dǎo)航和陸基導(dǎo)航的發(fā)展方向，是建設(shè)自主監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是必然的選擇。必須建立一整套嚴(yán)格的從系統(tǒng)開(kāi)發(fā)到應(yīng)用的質(zhì)量評(píng)估體系，確保信息提供的可靠性。對(duì)于陸基導(dǎo)航設(shè)備，總體數(shù)量不足、布局不盡合理，使用方式上需要實(shí)現(xiàn)向基于性能的運(yùn)行方向轉(zhuǎn)變。

我國(guó)導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展方向是從提供導(dǎo)航信號(hào)過(guò)渡到提供基于性能的導(dǎo)航服務(wù)。計(jì)劃在未來(lái)20年的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)陸基導(dǎo)航系統(tǒng)向星基導(dǎo)航系統(tǒng)的過(guò)渡，逐步在民航實(shí)施并推廣RNP/RNAV。雖然衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展迅速并在未來(lái)全球?qū)Ш江h(huán)境中起到重要作用，但至少在可預(yù)測(cè)的時(shí)間內(nèi)陸基系統(tǒng)仍然要作為GNSS的所有飛行階段的備份系統(tǒng)。2

功能要求GPS在航空導(dǎo)航中的應(yīng)用更加廣泛，如果按航路類(lèi)型或飛行階段劃分，則涉及洋區(qū)空域航路；內(nèi)陸空域航路；終端區(qū)的導(dǎo)引；進(jìn)場(chǎng)/著陸；機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視和管理；特殊區(qū)域?qū)Ш?，如農(nóng)業(yè)、林業(yè)等。

在不同的航路段及不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的精度、完備性、可用性、服務(wù)連續(xù)性的要求不盡相同，但都要求保證飛機(jī)飛行安全和有效利用空域。

根據(jù)民用飛機(jī)港區(qū)空域和航路空域即包括飛行的起飛、巡航、進(jìn)港、進(jìn)近和著陸整個(gè)飛行過(guò)程的要求，導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能：

①實(shí)時(shí)提供飛機(jī)在極坐標(biāo)系、平面角坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系下的位置；

②實(shí)時(shí)提供飛機(jī)的航向和方位；

③實(shí)時(shí)提供飛機(jī)的垂區(qū)高度；

④提供滿(mǎn)足飛行系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)更新率。

航路導(dǎo)航航路主要是指洋區(qū)和大陸空域航路。各種研究和試驗(yàn)已經(jīng)證明，GPS系統(tǒng)和接收機(jī)自主完備性監(jiān)測(cè)技術(shù)(RAIM)不但能滿(mǎn)足洋區(qū)航路對(duì)GPS的導(dǎo)航精度、完備性和可用性的要求，而且也能滿(mǎn)足大陸空域航路對(duì)精度、完備性和可用性的要求。GPS精度遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有任何航路導(dǎo)航系統(tǒng)，這種精度提高和連續(xù)性服務(wù)的改善有助于有效利用空域，實(shí)現(xiàn)最佳的空域劃分和管理、空中交通流量管理以及飛行路徑管理，為空中運(yùn)輸服務(wù)開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)也降低了營(yíng)運(yùn)成本，保證了空中交通管制的靈活性與可靠性。

進(jìn)場(chǎng)/著陸進(jìn)場(chǎng)/著陸主要由非精密進(jìn)場(chǎng)/著陸、CAT-I、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)組成。應(yīng)用局域偽距差分技術(shù)/系統(tǒng)增強(qiáng)，能滿(mǎn)足CAT-I、Ⅱ類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)的要求；采用載波相位差分技術(shù)，精度可達(dá)到CAT-ⅢB類(lèi)的要求。可以肯定，各種增強(qiáng)和組合系統(tǒng)如LAAS、WAAS、INS/GPS將成為進(jìn)場(chǎng)/著陸的主要手段，儀表著陸將被最終取代。理論上，GPS著陸系統(tǒng)可以引導(dǎo)飛機(jī)沿著任意一條飛行剖面和進(jìn)場(chǎng)路徑著陸，這就增強(qiáng)了各種機(jī)場(chǎng)著陸的靈活性和盲降能力。

場(chǎng)面監(jiān)視和管理包括終端飛行管理和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視/管理。場(chǎng)面監(jiān)視和管理的目的就是要減少起飛和進(jìn)場(chǎng)滯留時(shí)間，監(jiān)視和調(diào)度機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)、車(chē)輛和人員，最大效率地利用終端空間和機(jī)場(chǎng)，以保證飛行安全。GPS數(shù)字地圖和數(shù)字通信鏈為開(kāi)發(fā)先進(jìn)的場(chǎng)面導(dǎo)航、通信和監(jiān)視系統(tǒng)提供了全新的技術(shù)，可以確信基于GPS/數(shù)字地圖的場(chǎng)面監(jiān)視和管理將為機(jī)場(chǎng)帶來(lái)很大效益。

航路監(jiān)視機(jī)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)通信鏈自動(dòng)報(bào)告自己位置的這種“自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)ADS”已經(jīng)提出，目前演示和實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明ADS為飛行各階段的監(jiān)視都會(huì)帶來(lái)益處，特別是為洋區(qū)和內(nèi)陸邊遠(yuǎn)地區(qū)空域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視業(yè)務(wù)提供了機(jī)會(huì)。ADS也為飛行員/管制人員之間雙向數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字語(yǔ)音通信提供了可能。這將極其有效地減輕飛行員/管制人員的工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)也增加了ATM的靈活性。

飛行試驗(yàn)與測(cè)試在新機(jī)型、新機(jī)載設(shè)備、機(jī)載武器系統(tǒng)或地面服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、定型、測(cè)試中，基于GPS的飛行狀態(tài)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)作為基準(zhǔn)，將使飛行試驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理和飛行測(cè)試變得簡(jiǎn)單，并節(jié)省了開(kāi)支。3

性能需求當(dāng)今，導(dǎo)航系統(tǒng)種類(lèi)繁多，其功能也不盡相同。為保證載體安全、可靠航行的需要，它應(yīng)滿(mǎn)足如下性能要求。

(1)精度

導(dǎo)航系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)給出的載體位置、姿態(tài)值與真值之間的偏離即誤差的大小。

(2)可用性與可靠性

導(dǎo)航系統(tǒng)的可用性是系統(tǒng)為載體提供可用導(dǎo)航服務(wù)的時(shí)問(wèn)百分比，可靠性是指系統(tǒng)任給定的使用條件下和在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以規(guī)定的性能完成其功能的概率。

(3)覆蓋范圍

覆蓋范圍系指導(dǎo)航系統(tǒng)信號(hào)能以給出規(guī)定精度定出要求精度的面積或立體空間。它受系統(tǒng)幾關(guān)系(許多無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，當(dāng)載體與導(dǎo)航臺(tái)之間的距離或方位不同時(shí)，導(dǎo)航精度便不同、發(fā)射信號(hào)功率、接收機(jī)靈敏度、大氣噪聲等影響而變化。

(4)信息更新率

所謂導(dǎo)航信息更新率是指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)的次數(shù)。對(duì)導(dǎo)航信息更新率的要求與載體的航行速度和所執(zhí)行的任務(wù)有關(guān)。對(duì)于航空而言，如其新率不高，則在兩次提供定位數(shù)據(jù)之叫的時(shí)段內(nèi)，飛機(jī)當(dāng)前位置與上次位置有可能已相差很遠(yuǎn)，就會(huì)使導(dǎo)航服務(wù)的實(shí)際精度下降4

發(fā)展目標(biāo)我國(guó)民用航空導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)是：完善陸基導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)，合理推進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，形成陸基導(dǎo)航系統(tǒng)、星基導(dǎo)航系統(tǒng)和航空器自主導(dǎo)航并存發(fā)展的綜合導(dǎo)航體制，積極推動(dòng)“自由飛行”概念，拓展RNP/RNAV運(yùn)行模式，提供滿(mǎn)足不同用戶(hù)使用需求的能力，提供為保證安全、提高效益的導(dǎo)航政策、 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行要求和設(shè)施裝備。2