全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在民用航空中的應(yīng)用

范 凱,劉 鈍

(1.中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局,陜西西安710082;2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第22研究所,山東 青島266107)

0 引 言

以GPS為代表的現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)為航空導(dǎo)航應(yīng)用提供了新的可能手段。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用于航空導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,并具有很高的定位精度,因此有可能取代現(xiàn)有的陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),如VOR、DME、ILS、TACAN等,從而節(jié)省大量的人力和物力;可以顯著改善空中交通密集區(qū)的導(dǎo)航性能和邊遠(yuǎn)區(qū)及跨洋航路的覆蓋,從而提高航行的安全和效率;還可以以衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ),向CNS/ATM 空域系統(tǒng)過渡,實(shí)現(xiàn)區(qū)域?qū)Ш?RNAV/RNP)、自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS)等能力。

但航空應(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)。為此,首先根據(jù)民用航空的需求分析了GPS系統(tǒng)性能的不足,介紹了國(guó)際上為提高GPS系統(tǒng)性能而進(jìn)行的增強(qiáng)技術(shù)研究,并根據(jù)GPS現(xiàn)代化及未來多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)并存的局面,進(jìn)一步介紹了現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為滿足航空應(yīng)用需求而采取的進(jìn)一步措施,最后,介紹了我國(guó)航空應(yīng)用的情況,并說明了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)我國(guó)航空應(yīng)用的重要意義。

1 民用航空的需求

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。

表1給出了國(guó)際民航組織ICAO對(duì)用于航空導(dǎo)航的GNSS空間信號(hào)要求。與美國(guó)公布的GPS SPS性能標(biāo)準(zhǔn)相比,上述指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GPS SPS規(guī)定的指標(biāo),尤其是GPS SPS中定義的“完好性”指標(biāo)不同于航空應(yīng)用中的完好性指標(biāo),無法滿足航空應(yīng)用中對(duì)GPS系統(tǒng)完好性的要求。此外,GPS系統(tǒng)在精度上也只能滿足航路、進(jìn)離場(chǎng)等飛行階段要求,而不能滿足最后近階段的要求。為此必須對(duì)GPS系統(tǒng)進(jìn)行增強(qiáng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的完好性功能;為了進(jìn)一步將GPS系統(tǒng)用于其它飛行階段,還需對(duì)系統(tǒng)的精度等進(jìn)行增強(qiáng)。

表1 民用航空對(duì)GNSS空間信號(hào)的要求

2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的增強(qiáng)及其在民用航空中的應(yīng)用

2.1 GPS系統(tǒng)的增強(qiáng)技術(shù)

2.1.1 美國(guó)的GPS增強(qiáng)技術(shù)

為了促進(jìn)GPS在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用,美國(guó)提出一系列GPS增強(qiáng)技術(shù),包括接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(RAIM)、廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)和局域增強(qiáng)系統(tǒng)(LAAS)。

1)RAIM

RAIM利用GPS接收機(jī)只需接收4顆衛(wèi)星的信號(hào)便能定位的原理,和接收機(jī)視界內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)一般多于4顆的事實(shí),把接收機(jī)視界內(nèi)的衛(wèi)星每4顆進(jìn)行組合,分別產(chǎn)生定位信息;通過不同組合間定位信息的一致性,檢測(cè)是否存在異常的衛(wèi)星。如果接收機(jī)視界內(nèi)只有5顆衛(wèi)星,RAIM可以實(shí)現(xiàn)故障星的判別;如果接收機(jī)視界內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)多于6顆,RAIM可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一顆故障星的判別和排除。

RAIM不需要在接收機(jī)之外增加設(shè)施,只需在GPS接收機(jī)內(nèi)部用算法和軟件實(shí)現(xiàn),覆蓋范圍可包括全世界。目前,GPS利用 RAIM技術(shù)已被作為邊遠(yuǎn)地區(qū)和跨洋航路的主要導(dǎo)航系統(tǒng),大陸航路直至非精密進(jìn)近作為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。

2)WAAS

WAAS系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)本土航路、終端區(qū)、非精密進(jìn)近直至I類精密進(jìn)近的服務(wù)。

WAAS系統(tǒng)由布設(shè)在美國(guó)領(lǐng)土及周邊區(qū)域內(nèi)均勻分布的三十多個(gè)基準(zhǔn)站(WRS),幾個(gè)主控站(WMS)、地面上行站(GES)和靜止軌道衛(wèi)星(GEO)組成。WRS位于精確位置已知的點(diǎn)位上,接收視界內(nèi)的GPS衛(wèi)星和GEO衛(wèi)星信號(hào),并傳送至WMS處理。WMS對(duì)WRS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,產(chǎn)生衛(wèi)星星歷和時(shí)間修正信息、電離層修正信息,以及相應(yīng)的誤差估計(jì)信息;這些信息傳送至GES,并上行注入GEO衛(wèi)星,向WAAS覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶播發(fā),以提高系統(tǒng)用戶的精度、完好性、連續(xù)性等性能。

WAAS系統(tǒng)2003年7月宣布達(dá)到初始運(yùn)行能力(IOC),2008年達(dá)到LPV性能,2009年-2013年間計(jì)劃達(dá)到LPV-200性能(LPV階段類似于ICAO的APV階段)。

3)LAAS

LAAS是美國(guó)為將GPS用于飛機(jī)的I類、II類、III類精密進(jìn)近和著陸而提出一項(xiàng)GPS增強(qiáng)技術(shù)。LAAS系統(tǒng)由地面設(shè)施和機(jī)載設(shè)備組成。地面設(shè)施中,在精確已知的位置上裝配有一組GPS基準(zhǔn)接收機(jī),它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后,產(chǎn)生視界內(nèi)GPS衛(wèi)星的誤差修正信息和完好性信息,并通過VHF通信鏈路向空中用戶播發(fā),以提高機(jī)載GPS設(shè)備的精度、完好性、連續(xù)性等性能。

2008年,LAAS完成I類精密進(jìn)近的初始設(shè)計(jì)。目前,LAAS地面樣機(jī)系統(tǒng)正在開展系統(tǒng)的測(cè)試工作,同時(shí),FAA技術(shù)中心正在制定飛行程序,并進(jìn)行飛行測(cè)試。

2.1.2 其它國(guó)家或區(qū)域的衛(wèi)星增強(qiáng)技術(shù)發(fā)展

除美國(guó)外,歐洲、日本、澳大利亞等國(guó)家或區(qū)域也正在建設(shè)類似WAAS的區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)或相關(guān)系統(tǒng)。

1)歐洲的ENGOS系統(tǒng)

歐洲由ESA負(fù)責(zé)建設(shè)有ENGOS系統(tǒng)。ENGOS的基本結(jié)構(gòu)與WAAS相似,但ENGOS不僅包括了對(duì)GPS系統(tǒng)的增強(qiáng),還包括了對(duì)俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的增強(qiáng)。由于早些年俄羅斯無力維持GLONASS系統(tǒng),造成GLONASS系統(tǒng)空間可見星最低只有1～2顆,ENGOS系統(tǒng)對(duì)GLONASS的增強(qiáng)有名無實(shí)。隨著近些年GLONASS系統(tǒng)的恢復(fù),尤其是俄羅斯計(jì)劃在2010年完全恢復(fù)GLONASS系統(tǒng)(2010年俄羅斯采用一箭三星發(fā)射GLONASS衛(wèi)星的失敗影響了原定的進(jìn)程),ENGOS系統(tǒng)表現(xiàn)出較WAAS系統(tǒng)更高的性能,如2009年歐洲做的數(shù)據(jù)分析表明,增加GLONASS增強(qiáng)后,EGNOS的系統(tǒng)性能較WAAS提高20%。

2005年,ENGOS達(dá)到初始運(yùn)行能力(IOC),2009年4月,ENGOS系統(tǒng)建設(shè)完成并交付歐盟(EC)。目前,ENGOS正在進(jìn)行系統(tǒng)航空應(yīng)用的認(rèn)證,該工作由Eurocontrol負(fù)責(zé)。

2)日本的MSAS系統(tǒng)和QZSS系統(tǒng)

MSAS是日本建設(shè)的類似于 WAAS和EGNOS的星基增強(qiáng)系統(tǒng),該系統(tǒng)可為民用航空應(yīng)用提供所需的GPS高精度差分定位和完好性服務(wù)功能。MSAS系統(tǒng)已于2007年9月開始運(yùn)行。

由于日本國(guó)內(nèi)多山和城市中高樓林立的特點(diǎn),GPS信號(hào)易受遮擋,即使MSAS系統(tǒng)的增強(qiáng)也有限。因此,日本開始設(shè)想利用大橢圓形軌道地球同步軌道衛(wèi)星增強(qiáng)GPS,提高日本和相關(guān)區(qū)域GPS系統(tǒng)的可用性和精度,此即QZSS系統(tǒng)。QZSS系統(tǒng)已于2010年9月發(fā)射了第一顆衛(wèi)星。

3)印度的GAGAN系統(tǒng)

印度正在建設(shè)自己的GAGAN系統(tǒng),該系統(tǒng)由美國(guó)的雷神(Raytheon)公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)建設(shè)。由于印度地處南亞地區(qū),整個(gè)國(guó)土位于低緯地區(qū),其特殊的電離層環(huán)境對(duì)GAGAN系統(tǒng)的電離層修正及其相應(yīng)的完好性實(shí)現(xiàn)技術(shù)提出嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

4)澳大利亞的GRAS系統(tǒng)

由于澳大利亞特殊的地理位置,WAAS系統(tǒng)方案不適合本國(guó)應(yīng)用。為此,澳大利亞在上世紀(jì)90年代提出地基區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)(GRAS)的概念。GRAS方案融合了WAAS技術(shù)和LAAS技術(shù),采用了類似WAAS的地面監(jiān)測(cè)站和運(yùn)控中心處理技術(shù),提供GPS差分和完好性信息,采用類似LAAS的通信鏈路和格式向用戶播發(fā)信息,提高航路中飛機(jī)的定位精度和完好性性能。

2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)的不足及其未來發(fā)展

2.2.1 衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)系統(tǒng)航空應(yīng)用的不足

盡管GPS開展了上述多項(xiàng)增強(qiáng)技術(shù)研究以實(shí)現(xiàn)GPS系統(tǒng)在民用航空中的應(yīng)用,但GPS系統(tǒng)在航空應(yīng)用中仍面臨諸多困難。

首先是系統(tǒng)的保障問題。由于GPS系統(tǒng)是美國(guó)軍方研制和運(yùn)行的系統(tǒng),用于民用航空這樣的生命安全(Safety of Life)服務(wù)時(shí),系統(tǒng)可用性的保障是個(gè)問題。盡管美國(guó)承諾停止GPS民用服務(wù)前要預(yù)先通告、并采取了停止SA政策等措施,但美國(guó)實(shí)施的導(dǎo)航戰(zhàn)、區(qū)域服務(wù)拒絕技術(shù)等都顯示出美國(guó)軍方對(duì)GPS系統(tǒng)的實(shí)際控制,GPS的可用性仍就沒有保障。從這個(gè)意義上講,WAAS系統(tǒng)的意義并不僅僅是一個(gè)增強(qiáng)系統(tǒng),它首先是一個(gè)民用的GPS系統(tǒng)性能可用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

其次,GPS及其增強(qiáng)系統(tǒng)的性能與民用航空要求的性能之間還有差距。就精度而言,WAAS系統(tǒng)目前僅可以達(dá)到APV-I的能力,而不是其早期宣稱的 I類精密進(jìn)近能力。并且,2001年和2003年間的幾次電離層暴事件造成WAAS系統(tǒng)幾個(gè)小時(shí)的服務(wù)中斷,讓W(xué)AAS系統(tǒng)的可用性受到關(guān)注。WAAS系統(tǒng)、EGNOS系統(tǒng)都是區(qū)域性系統(tǒng),未來為了實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的航空導(dǎo)航服務(wù),上述系統(tǒng)的覆蓋范圍將進(jìn)行擴(kuò)展,如WAAS考慮有向南美區(qū)域的擴(kuò)展,ENGOS系統(tǒng)考慮向地中海地區(qū)、非洲地區(qū)、甚至亞洲地區(qū)擴(kuò)展。這樣系統(tǒng)的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步擴(kuò)展,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的通信能力、運(yùn)控中心的處理能力、報(bào)警時(shí)間等都提出嚴(yán)重挑戰(zhàn),美國(guó)開展的研究表明,目前WAAS系統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)的通信能力已經(jīng)達(dá)到極限。

此外,就GPS單個(gè)系統(tǒng)而言,RAIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)在全球范圍內(nèi)存在空洞,在對(duì)完好性具有較高要求的航線階段,即使有RAIM,GPS也只能作為輔助手段。而LAAS系統(tǒng)的建設(shè)也還有技術(shù)問題沒有解決,最重要的是系統(tǒng)的完好性問題,如完好性的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)完好性驗(yàn)證等。

上述情況都大大限制了GPS在民用航空中的應(yīng)用。

2.2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)面向航空應(yīng)用的未來發(fā)展

隨著GPS的現(xiàn)代化、歐洲GALILEO系統(tǒng)的建設(shè)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的恢復(fù),以及我國(guó)北斗系統(tǒng)的建設(shè),以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮采用新的技術(shù)或措施,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的航空應(yīng)用出現(xiàn)了新的或更為完善的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑。

美國(guó)的GPS現(xiàn)代化中,提出軍民用信號(hào)分離的措施,以促進(jìn)GPS民用的發(fā)展。歐洲在設(shè)計(jì)GALILEO系統(tǒng)時(shí),提出GALILEO系統(tǒng)是民用的系統(tǒng),以此來獲取衛(wèi)星導(dǎo)航民用市場(chǎng)的份額。這些措施支持了 ICAO提出的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的概念,即GNSS由一個(gè)或多個(gè)國(guó)家提供的民用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或衛(wèi)星導(dǎo)航民用部分組成,以保證衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)的安全和性能。GNSS包括美國(guó)GPS的民用服務(wù)、俄羅斯GLONASS的民用服務(wù)、GALILEO系統(tǒng)、北斗民用服務(wù)、以及WAAS、EGNOS、LAAS等系統(tǒng)。綜合利用國(guó)際多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),對(duì)民用航空應(yīng)用的服務(wù)保障和性能提高都是有利的。

最重要的是,GPS現(xiàn)代化以及GALILEO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中,直接考慮了系統(tǒng)的完好性實(shí)現(xiàn)技術(shù)。美國(guó)正在開展GNSS結(jié)構(gòu)演化技術(shù)研究,研究未來多系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高精度定位情況下相應(yīng)的系統(tǒng)完好性實(shí)現(xiàn)新結(jié)構(gòu),提出了諸如ARAIM、RRAIM等新概念。GALILEO系統(tǒng)提出全球完好性實(shí)現(xiàn)技術(shù),并提出ERIS區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)GALILEO系統(tǒng)完好性在全球與區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的一致性和兼容性。這些系統(tǒng)級(jí)的完好性設(shè)計(jì)有助于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民用航空中的應(yīng)用,利用這些系統(tǒng)級(jí)的完好性可以直接實(shí)現(xiàn)一些航空應(yīng)用,或者在其上進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng),可以滿足更高性能的航空應(yīng)用。

在系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)上,GPS、GALILEO等系統(tǒng)也考慮采用多種技術(shù)增強(qiáng)系統(tǒng)的性能,如GPS系統(tǒng)增發(fā)L5信號(hào),在L2頻段上增加民用CA碼,并改進(jìn)L1上的民碼,歐洲的GALILEO系統(tǒng)以及我國(guó)的“北斗”系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中也采用了多頻體制。多頻體制的目的在于通過雙頻修正技術(shù)提高系統(tǒng)的精度;通過在民用航空頻段上增加信號(hào),增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)RF干擾的能力,提高系統(tǒng)的安全性。

此外,多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)本身就促進(jìn)了其在民用航空應(yīng)用的發(fā)展,如多系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的RAIM技術(shù)可以有效提高其完好性性能。隨著WAAS系統(tǒng)、ENGOS系統(tǒng)等的投入運(yùn)營(yíng),系統(tǒng)間的兼容性研究也成為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。目前,美國(guó)和歐洲就WAAS和ENGOS系統(tǒng)的兼容互用以及接收機(jī)的性能兼容性上已完成測(cè)試工作,日本的MSAS與WAAS和ENGOS相應(yīng)的兼容性工作也正在開展。

總之,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民用航空表現(xiàn)出來的巨大優(yōu)勢(shì),促使各國(guó)開展研究,解決衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用于航空應(yīng)用時(shí)所面臨的各種技術(shù)難題。

3 我國(guó)民用航空中的GNSS應(yīng)用前景

3.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在我國(guó)民用航空中的應(yīng)用現(xiàn)狀

中國(guó)民航自衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)出現(xiàn)以來,就一直十分積極的跟蹤研究衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況。近年來,中國(guó)民航已開展了一些涉及衛(wèi)星導(dǎo)航的工程應(yīng)用以及試驗(yàn)項(xiàng)目,包括GNSS完好性監(jiān)測(cè)試驗(yàn)工程、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)應(yīng)用試驗(yàn)工程、區(qū)域?qū)Ш?RNAV/RNP)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用項(xiàng)目、縮小垂直間隔(RVSM)項(xiàng)目、接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(RAIM)預(yù)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)等。

目前,中國(guó)民航已經(jīng)具備了從跨洋航路(RNP10)以及大陸、沿海(RNP4/PNP2)航路直到終端區(qū)(RNP1 NPA)運(yùn)行應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),制定了山區(qū)高原機(jī)場(chǎng)CNS/ATM技術(shù)方案。利用RNAV以及RNP技術(shù)解決了拉薩機(jī)場(chǎng)跑道單向運(yùn)行變雙向運(yùn)行的問題,并且在林芝、邦達(dá)、九寨、玉樹機(jī)場(chǎng)得到了應(yīng)用。在繁忙機(jī)場(chǎng)終端區(qū)進(jìn)離場(chǎng)程序也進(jìn)行了嘗試,北京、上海、廣州、西安等終端區(qū)在進(jìn)離場(chǎng)程序的設(shè)計(jì)中,除了傳統(tǒng)的儀表進(jìn)場(chǎng)程序外,還分別設(shè)計(jì)了RNAV進(jìn)場(chǎng)程序。

3.2 我國(guó)民用航空對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的未來需求

我國(guó)是世界上第二大航空應(yīng)用國(guó),盡管目前我國(guó)的機(jī)場(chǎng)數(shù)量只有一百多個(gè),遠(yuǎn)少于美國(guó)上萬個(gè)機(jī)場(chǎng)的規(guī)模,但我國(guó)的航空應(yīng)用發(fā)展是快速的,僅在“十二五”期間,我國(guó)就規(guī)劃新建機(jī)場(chǎng)上百個(gè)。同時(shí),隨著我國(guó)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。

我國(guó)西部多屬于高原山區(qū),地形條件復(fù)雜,很多機(jī)場(chǎng)沒有安裝儀表著陸系統(tǒng)(ILS),航路還沒有完全實(shí)現(xiàn)雷達(dá)覆蓋,地面輔助導(dǎo)航設(shè)備有限,復(fù)雜的地形條件,對(duì)于安全飛行十分不利。若全部加裝陸基導(dǎo)航設(shè)備,則耗資相當(dāng)巨大,甚至有些地區(qū)機(jī)場(chǎng)由于地形條件所限,根本無法加裝陸基導(dǎo)航設(shè)施。在西部地區(qū)建設(shè)利用GNSS的空管系統(tǒng),采用新的航空導(dǎo)航,監(jiān)視手段和協(xié)同運(yùn)行控制系統(tǒng),不僅能夠提高飛行安全性,還會(huì)極大的節(jié)約投資,緩解西部機(jī)場(chǎng)、航路建設(shè)需求迫切但耗資巨大、施工困難的難題。

國(guó)內(nèi)在航路飛行階段以及進(jìn)離場(chǎng)飛行階段,衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)得到了一定應(yīng)用,但是從飛行的最后進(jìn)近階段來看,到目前為止,著陸引導(dǎo)設(shè)備(精密進(jìn)近)主要還是儀表著陸系統(tǒng)(ILS)。ILS的建設(shè)投資較大,對(duì)場(chǎng)地的凈空條件要求較高,特別是目前興起的II類升級(jí)改造過程中,要投入大量的人力、物力和財(cái)力,進(jìn)行場(chǎng)地平整、設(shè)備升級(jí)等工程。另外,ILS設(shè)備的定期飛行校驗(yàn)也給一些起降架次較少的小型機(jī)場(chǎng)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

因此,基于GNSS及其區(qū)域/局域增強(qiáng)系統(tǒng)的民用航空應(yīng)用在中國(guó)有著廣大的市場(chǎng)潛力,它的優(yōu)越性是ILS系統(tǒng)所無法比擬的。

4 結(jié) 論

現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)為民用航空應(yīng)用實(shí)現(xiàn)帶來了新的技術(shù)手段。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)必須對(duì)其精度、完好性等性能進(jìn)行增強(qiáng),才能滿足航空應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。未來多衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn),以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新技術(shù)、新體制的出現(xiàn)為提高系統(tǒng)的完好性等性能提供了新的解決方法。隨著這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn),衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將成為航空應(yīng)用的重要手段。

我國(guó)民用航空對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用有著巨大需求。航空應(yīng)用是衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用的制高點(diǎn),航空應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的完好性等技術(shù)不僅可以用于民用航空,其在鐵路導(dǎo)航、港口及內(nèi)河航運(yùn)導(dǎo)航、陸地導(dǎo)航等具有精度和完好性要求的應(yīng)用領(lǐng)域都具有重要的意義。

我國(guó)正在建設(shè)自主的“北斗”系統(tǒng),高精度的導(dǎo)航功能和嚴(yán)格的完好性功能作為系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,對(duì)“北斗”系統(tǒng)在世界范圍的應(yīng)用發(fā)展也具有重要意義。

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