探析民航導(dǎo)航技術(shù)及其發(fā)展問題研究

摘 要：在民用航空運(yùn)輸系統(tǒng)中，導(dǎo)航技術(shù)是不可缺少的一環(huán)，不僅會(huì)對(duì)民航技術(shù)的發(fā)展及安全產(chǎn)生重大影響，還可以有效地體現(xiàn)民航各體系發(fā)展現(xiàn)狀。本文首先介紹了支持航路的導(dǎo)航技術(shù)和終端區(qū)進(jìn)近引導(dǎo)技術(shù)，隨后在此基礎(chǔ)上提出民航導(dǎo)航技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：民航；導(dǎo)航技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

隨著航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)因其服務(wù)的可靠性及連續(xù)性，也得到長(zhǎng)足發(fā)展。特別是在航空技術(shù)飛機(jī)速度快，停留時(shí)間短、飛機(jī)空間小載荷少等條件的制約下，導(dǎo)航技術(shù)及其設(shè)備更是得到了大幅度進(jìn)步。目前導(dǎo)航技術(shù)在航空系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)飛機(jī)航空路線，進(jìn)而保證飛機(jī)準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)。

導(dǎo)航技術(shù)的飛速發(fā)展離不開無線電導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用及信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)電磁波的傳遞對(duì)飛機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，有效降低了其他自然條件因素對(duì)導(dǎo)航精確度的影響。其次衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)及衍生系統(tǒng)的出現(xiàn)，可以進(jìn)一步提高定位精度，為飛機(jī)飛行速度及路線選擇提供了有力的支持。

1 民航導(dǎo)航技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 支持航路的導(dǎo)航技術(shù)

1.1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

上世紀(jì)20年代末，航空導(dǎo)航技術(shù)主要為陸基無線電導(dǎo)航，但其具有較強(qiáng)的依賴性，不利于航空技術(shù)發(fā)展；上世紀(jì)60年代，基于軍事化需求，能夠自主導(dǎo)航的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）出現(xiàn)并開始應(yīng)用于航空領(lǐng)域；上世紀(jì)70年代后，受計(jì)算機(jī)及寬體飛機(jī)發(fā)展的影響，INS也得到了進(jìn)一步發(fā)展，并逐漸成為民航飛機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的基本導(dǎo)航系統(tǒng)。

1.1.2 陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)

陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，其主體設(shè)備主要在地面導(dǎo)航臺(tái)中，因此具有較高的性價(jià)比并且很快得到了大范圍使用。

NBD、VOR和DME是目前民航空中交通管理的主要地面設(shè)備類型，其中VOR定位精度相對(duì)較低，不適用于高精度要求區(qū)域；NDB已不被建議使用；DME是目前區(qū)域地方采用的設(shè)備。

1.1.3 星基導(dǎo)航系統(tǒng)

作為最早開始應(yīng)用并持續(xù)穩(wěn)定服務(wù)的星基導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS還處于不斷的創(chuàng)新發(fā)展之中。新型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)以及已有系統(tǒng)的改進(jìn)大多都參照GPS進(jìn)行，并且力求兼容。GPS是現(xiàn)代星際導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)，已被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域，為人們提供時(shí)間、速度和位置信息。針對(duì)GNSS在應(yīng)用時(shí)完好性檢測(cè)方面出現(xiàn)的問題，民航將問題解決方法著眼于GPS及其相關(guān)技術(shù)的增強(qiáng)，其他國(guó)家也針對(duì)這一問題進(jìn)行了大量研究，例如美國(guó)開展了機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)（ABAS）的研究，日本開展了廣域增強(qiáng)技術(shù)的研究等。

1.2 終端區(qū)進(jìn)近引導(dǎo)技術(shù)分析

1.2.1 大規(guī)模應(yīng)用中的ILS系統(tǒng)

ILS系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于民航，主要用于向即將著陸的飛機(jī)提供距離、下滑道和航向道等著陸信息。據(jù)ILS系統(tǒng)設(shè)備功能可將其分為三類：I類設(shè)備可向下滑道和導(dǎo)航道高于60米時(shí)的范圍提供信息；II類設(shè)備可將飛機(jī)引導(dǎo)至高度30米；III類設(shè)備可將飛機(jī)引導(dǎo)至跑道。受設(shè)備性能、場(chǎng)地不平整以及周邊電磁干擾等因素的影響，目前我國(guó)ILS系統(tǒng)裝備大多數(shù)僅符合I類裝備的標(biāo)準(zhǔn)，僅有少數(shù)符合II類設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。

ILS系統(tǒng)早期發(fā)展過程中，通常使用指點(diǎn)信標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，以向飛機(jī)提供距離信息，目前已基本被DME測(cè)距方式取代。

1.2.2 重要的輔助設(shè)施助航燈光系統(tǒng)

ILS系統(tǒng)未得到應(yīng)用前，助航燈主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)飛機(jī)安全起降；ILS等系統(tǒng)在航空中得到應(yīng)用后，助航燈則起到輔助引導(dǎo)或備份的作用。當(dāng)然，在這一過程中助航燈也逐漸發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了地面引導(dǎo)功能及引導(dǎo)控制的有效結(jié)合，其工作時(shí)間及可靠性均得到有效提升，同時(shí)可針對(duì)飛機(jī)特性實(shí)施個(gè)性化引導(dǎo)，極大地保障飛機(jī)在滑行過程中的安全，提升飛機(jī)運(yùn)行效率及機(jī)場(chǎng)整體效率。

1.2.3 發(fā)展中的局域衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)

LAAS由機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分構(gòu)成，屬于GBAS。1994年之前，F(xiàn)AA致力于發(fā)展這一系統(tǒng)，以將GPS應(yīng)用于飛機(jī)著陸過程。在LAAS系統(tǒng)中，地面設(shè)備具有高質(zhì)量的GPS基準(zhǔn)接收機(jī)，用于對(duì)機(jī)載GPS設(shè)備的精確度進(jìn)行調(diào)整，保證其連續(xù)可用性及安全可靠性，進(jìn)而滿足不同標(biāo)準(zhǔn)的精密進(jìn)近和著陸的要求。

從理論上看，LAAS的地面設(shè)備覆蓋范圍廣，能夠同時(shí)作用于某一機(jī)場(chǎng)及距離相近的幾個(gè)機(jī)場(chǎng)，且對(duì)進(jìn)近路線無特殊要求；MLS和ILS系統(tǒng)則要求每條跑道兩端均設(shè)置相應(yīng)設(shè)備，經(jīng)濟(jì)型較差，因此LAAS被廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國(guó)家。其次，由于LAAS地面覆蓋范圍廣泛，在合理布局的基礎(chǔ)上，還可將其應(yīng)用于本土航路。

2 民用航空導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

下面分別從航路導(dǎo)航、終端區(qū)導(dǎo)航、進(jìn)近和著陸導(dǎo)航等幾個(gè)方面對(duì)我國(guó)民航導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展過程進(jìn)行介紹。

2.1 航路導(dǎo)航

航路導(dǎo)航可從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：首先，基于設(shè)備和臺(tái)站運(yùn)行現(xiàn)狀，在保證路基導(dǎo)航系統(tǒng)功能完善的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)用年限大于15年的設(shè)備進(jìn)行更新；其次，對(duì)主體和支線航線導(dǎo)航以及系統(tǒng)臺(tái)站布局進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)基于RNAV運(yùn)行要求提升系統(tǒng)的完整性及其備份能力，保障核心機(jī)場(chǎng)及其航路網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。最后，基于對(duì)DME的綜合考慮，將其應(yīng)用于區(qū)域?qū)Ш竭\(yùn)行及飛行程序設(shè)計(jì)過程，形成全國(guó)范圍性的DME網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)向具有特殊需求的區(qū)域推廣相關(guān)導(dǎo)航技術(shù)。

2.2 終端區(qū)導(dǎo)航

終端區(qū)導(dǎo)航可從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：首先，基于空域優(yōu)化、進(jìn)離場(chǎng)分離和改擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)的要求對(duì)固有導(dǎo)航設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)保證地面設(shè)施符合需求；其次，對(duì)地面導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化并將其推廣應(yīng)用至所有機(jī)場(chǎng)；最后，通過對(duì)大型城市機(jī)場(chǎng)區(qū)域的導(dǎo)航進(jìn)離場(chǎng)程序使用情況進(jìn)行調(diào)查總結(jié)，進(jìn)一步推進(jìn)相應(yīng)導(dǎo)航設(shè)施的建設(shè)，以向RNAV-1程序的應(yīng)用提供有效的路基導(dǎo)航信號(hào)。

2.3 進(jìn)近和著陸導(dǎo)航

進(jìn)近和著陸導(dǎo)航可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：首先在改進(jìn)現(xiàn)有著陸設(shè)施的基礎(chǔ)上，建造進(jìn)近能力多樣化的導(dǎo)航設(shè)施，同時(shí)需考慮不具備RNP能力的航空器的需求；其次，為提升導(dǎo)航的可靠性，可在某些發(fā)展速度較快的機(jī)場(chǎng)增加著陸設(shè)施的建設(shè)，還可利用DME替代機(jī)場(chǎng)下滑臺(tái)的指標(biāo)點(diǎn)。

3 結(jié)語

國(guó)家“十二五”規(guī)劃指出，要培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，包括航空裝備、衛(wèi)星導(dǎo)航及導(dǎo)航應(yīng)用在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)，要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。隨著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的立項(xiàng)和在研發(fā)中不斷取得的突破進(jìn)展、低空域逐步開放和通用航空產(chǎn)業(yè)的興起，國(guó)內(nèi)民用航空導(dǎo)航技術(shù)在政策和市場(chǎng)上都遇到了一個(gè)巨大的發(fā)展契機(jī)。認(rèn)清目前民航導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀，了解主流發(fā)展趨勢(shì)，抓住發(fā)展契機(jī)，加快民用航空導(dǎo)航體系建設(shè)和完，善是實(shí)現(xiàn)我國(guó)從民航大國(guó)向民航強(qiáng)國(guó)的重要途徑。

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作者簡(jiǎn)介

熊志高（1992-），男，江西南昌人，中國(guó)民用航空華東地區(qū)空中交通管理局江西分局，本科，助理工程師，研究方向：通信工程。