淺談GPS在飛機(jī)上的應(yīng)用及維護(hù)

房勇

摘 要 GPS為航空器提供了精確的導(dǎo)航功能，運(yùn)行非?？煽?，極大地加強(qiáng)了航空器飛行方位的精確性及可靠性。GSP導(dǎo)航通信系統(tǒng)的兩大系統(tǒng)——機(jī)載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成，以及兩大系統(tǒng)的常見故障和排除方法。

關(guān)鍵詞 GPS;定位;衛(wèi)星;故障;維護(hù)

引言

隨著科學(xué)的日益發(fā)展，民用航空對(duì)導(dǎo)航的要求也日益提高，飛機(jī)如果沒有導(dǎo)航的作用，就會(huì)在空中完全迷失方向。美國的全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，即GPS）導(dǎo)航出現(xiàn)后，對(duì)于民用航空具有非常重要的作用[1]。GPS不僅為導(dǎo)航和定位提供了有效的手段，同時(shí)還具有精確授時(shí)功能，具有取代目前正在使用中的諸多無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的潛力，對(duì)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)以至整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)未來的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。GPS導(dǎo)航通信系統(tǒng)分為兩大部分—機(jī)載系統(tǒng)、地面系統(tǒng)。

1GPS衛(wèi)星星座由

21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成的GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55度[2]，各個(gè)軌道平面之間相距60度，即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差60度。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，在兩萬公里高空的GPS衛(wèi)星中，一個(gè)軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度，當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵碚f自轉(zhuǎn)一周時(shí)，它們繞地球運(yùn)行二周，即繞地球一周的時(shí)間為12恒星時(shí)。這樣，對(duì)于地面觀測(cè)者來說，每天將提前4分鐘見到同一顆GPS衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。在用GPS信號(hào)導(dǎo)航定位時(shí)，為了結(jié)算測(cè)站的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。這4顆衛(wèi)星在觀測(cè)過程中的幾何位置分布對(duì)定位精度有一定的影響。

2機(jī)載系統(tǒng)的常見故障及排除系統(tǒng)

2.1 無法開機(jī)故障的排除故障工作

人員將機(jī)載系統(tǒng)安裝調(diào)試后，打開開關(guān)卻發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)根本沒有任何反映。故障排除：打開系統(tǒng)機(jī)器，用萬用電表進(jìn)行測(cè)量，線路、儀器一切正常，發(fā)現(xiàn)燒壞保險(xiǎn)絲。插入新保險(xiǎn)絲，仍無法開機(jī)，發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)絲再次燒壞。電源是21伏蓄電瓶直流電，猜測(cè)是電源輸入錯(cuò)誤。裝入新保險(xiǎn)絲，反插插頭，開機(jī)正常。維護(hù)：電瓶必須經(jīng)常更換，每種電瓶直流電的正負(fù)極需要重新標(biāo)定，機(jī)載系統(tǒng)對(duì)直流電進(jìn)出要求嚴(yán)格準(zhǔn)確，故一定要在安裝前檢查正負(fù)極是否與機(jī)載系統(tǒng)輸入正負(fù)極吻合，再進(jìn)行連接，并進(jìn)行固定，以免發(fā)生松動(dòng)和反連接，鑒于機(jī)載系統(tǒng)有自我保護(hù)功能，否則后果不堪設(shè)想。GPS2死機(jī)。

2.2 故障的排除

故障在飛機(jī)人工增雨作業(yè)中，機(jī)載GPS系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)，待系統(tǒng)重新啟動(dòng)系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)恢復(fù)正常。故障排除：檢修時(shí)考慮到高空氣流較大，飛機(jī)顛簸，引起機(jī)載系統(tǒng)連接出現(xiàn)松動(dòng)等原因，但打開機(jī)器后，將螺釘、電線、接口重新加固，仍無法排除故障。在機(jī)載系統(tǒng)不連接UHF天線時(shí)，系統(tǒng)工作正常。對(duì)機(jī)載系統(tǒng)工作中的單個(gè)組件工作電壓進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)UHF電臺(tái)發(fā)射信號(hào)時(shí)電壓出現(xiàn)不穩(wěn)，即UHF電臺(tái)發(fā)射信號(hào)時(shí)候電臺(tái)電壓值和不發(fā)射信號(hào)時(shí)電壓值不同，導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)時(shí)電臺(tái)由于電壓變小出現(xiàn)死機(jī)。由于機(jī)載系統(tǒng)額定的電壓是21伏直流電，故無法增加蓄電池電壓，為增加電臺(tái)工作電壓，采取減少主板電阻，減少主板所占有的電壓，以此來增加電臺(tái)所占有的電壓。措施采取后，重新調(diào)試主板程序。SPG機(jī)載系統(tǒng)在地面試機(jī)時(shí)采用微型發(fā)射天線，其工作恢復(fù)正常，但在飛行系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)時(shí)仍出現(xiàn)死機(jī)。是否飛機(jī)發(fā)射信號(hào)對(duì)GSP系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的信號(hào)會(huì)造成干擾和阻斷，經(jīng)過斷開機(jī)載系統(tǒng)發(fā)射天線后故障不出現(xiàn)的試驗(yàn)，證實(shí)飛機(jī)發(fā)射信號(hào)對(duì)系統(tǒng)沒有影響。重新檢查系統(tǒng)電路后，發(fā)現(xiàn)機(jī)載系統(tǒng)內(nèi)的線路沒有進(jìn)行屏蔽處理，估計(jì)電臺(tái)發(fā)射信號(hào)可能對(duì)主板電壓的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。為解決發(fā)射信號(hào)對(duì)主板的干擾問題，加大主板與連接天線的發(fā)射線之間的距離，避免發(fā)生干擾。采取此措施后重新開機(jī)，機(jī)載SPG系統(tǒng)在飛行時(shí)發(fā)射、接收信號(hào)正常，故障排除。

3地面系統(tǒng)的常見問題及其解決

地面系統(tǒng)的電源是022伏交流電，這個(gè)是和機(jī)載系統(tǒng)有著根本的區(qū)別，有時(shí)候?qū)C(jī)載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)同放在一起的時(shí)候應(yīng)該特別注意的就是接入機(jī)載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)的電源問題，即使有保護(hù)裝置，將022伏電源接入機(jī)載系統(tǒng)也是會(huì)造成摧毀性破壞。機(jī)載系統(tǒng)和地面系統(tǒng)功率在確定好駐波比的前提下，適當(dāng)調(diào)大電臺(tái)功率對(duì)于傳輸比較有利，但不是功率越大越好。選擇通訊點(diǎn)時(shí)候。要充分考慮當(dāng)?shù)乜罩蓄l率干擾問題，盡量避開干擾較多的頻段。地面接收系統(tǒng)只有將波段和空中發(fā)射系統(tǒng)的波段一樣才能夠?qū)⒆鳂I(yè)實(shí)時(shí)狀況完整地記錄下來。不過由于受到機(jī)載天線硬件有效發(fā)射距離MK032和地面接收點(diǎn)太少的限制，航線有時(shí)候不能夠完整的記錄，這種現(xiàn)象有時(shí)候體現(xiàn)在對(duì)省內(nèi)區(qū)域遠(yuǎn)距離的飛行軌跡不能夠完整記錄。地面天線應(yīng)該采用全向增高天線，天線根部要設(shè)有地網(wǎng)，要做到防水、防潮濕、防結(jié)冰。地面的天線長度不適宜超過5米。地面天線朝向天空的方向不能夠有遮擋物，不然會(huì)嚴(yán)重影響接收?qǐng)D像的連續(xù)性或者成功性。

4結(jié)束語

環(huán)境比較復(fù)雜，隨著先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)和不斷更新的先進(jìn)設(shè)備，在保持現(xiàn)有系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，繼續(xù)開發(fā)更適合作業(yè)的精密、簡便、耐用的系統(tǒng)是必需的。GPS導(dǎo)航通信系統(tǒng)對(duì)空地配合進(jìn)行作業(yè)方案的預(yù)定、修改，實(shí)現(xiàn)空地一體化有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉基余.GPS導(dǎo)航定位原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2003：77-86.

[2] 徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，等.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2008：10-14.

作者簡介

肖青（1984-），男;學(xué)歷：碩士研究生，助理工程師，現(xiàn)就職單位：中國民用航空飛行校驗(yàn)中心，研究方向：機(jī)務(wù)電子維修技術(shù)與管理。