智能導(dǎo)航運行及應(yīng)用研究

張晨暉

（廣西機場管理集團有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530031）

民用航空器如果要確保實現(xiàn)更加良好的穩(wěn)定安全運行狀態(tài)，那么必須通過采取實時性的自動導(dǎo)航定位儀器用于技術(shù)輔助。在當(dāng)前的現(xiàn)狀下，智能導(dǎo)航的自動化與數(shù)字化導(dǎo)航定位模式正在被廣泛采用于民航設(shè)施的飛行控制過程，充分展現(xiàn)了智能導(dǎo)航系統(tǒng)本身具有的定位精準(zhǔn)性以及可靠性優(yōu)勢。由此可見，創(chuàng)新采用智能導(dǎo)航系統(tǒng)輔助下的民航飛行定位形式具有突顯的安全保障作用。

1 智能導(dǎo)航系統(tǒng)的基本技術(shù)原理

智能式的民航設(shè)施自動導(dǎo)航定位裝置能夠采取直接連接于民航監(jiān)測中心系統(tǒng)的形式來傳遞實時性的民航運行反饋數(shù)據(jù)，進而有效防范民航設(shè)施出現(xiàn)飛行路徑?jīng)_突、航班運行延誤、自然災(zāi)害氣候引發(fā)航空飛行事故等重大災(zāi)害影響，充分體現(xiàn)了裝載智能導(dǎo)航移動定位設(shè)施對于保護民航安全飛行的作用價值[1]。

民航設(shè)施專用的導(dǎo)航定位技術(shù)手段經(jīng)過較長時期的演變創(chuàng)新，民航導(dǎo)航的傳統(tǒng)技術(shù)路徑體現(xiàn)在地面導(dǎo)航臺的信號發(fā)送與接收，據(jù)此實現(xiàn)了驅(qū)動航空器進入正確運行軌跡的目標(biāo)，并且全面監(jiān)測民航設(shè)備的實時飛行移動狀態(tài)[2]。采取智能形式的飛行器移動導(dǎo)航以及實時自動化定位機載裝置，能更加有益于航空器的飛行狀態(tài)得到精準(zhǔn)的測試傳輸，并且對于實時性的航空器異常狀況進行了及時的防范調(diào)整。

導(dǎo)航定位工作的具體流程普遍呈現(xiàn)出復(fù)雜性，從而導(dǎo)致了人工進行導(dǎo)航定位的指標(biāo)數(shù)據(jù)采集工作將會存在比較顯著的難度。對于導(dǎo)航定位工作的實施過程而言，采取智能導(dǎo)航設(shè)備的輔助技術(shù)具有非常突出的技術(shù)實踐優(yōu)勢。智能導(dǎo)航設(shè)備能夠有效替代技術(shù)人員的人工測量控制操作，進而實現(xiàn)了保障數(shù)據(jù)結(jié)論精確以及節(jié)約導(dǎo)航實踐資源的目標(biāo)?，F(xiàn)階段的導(dǎo)航定位工作必須要得到精細化的技術(shù)指標(biāo)，據(jù)此進行合理科學(xué)的智能導(dǎo)航定位，提升智能導(dǎo)航系統(tǒng)的實踐運用價值。建立在智能導(dǎo)航設(shè)備作為自動化控制技術(shù)保障前提下的創(chuàng)新技術(shù)形式，更加有益于導(dǎo)航定位工作的綜合效益得到最大化的實現(xiàn)，確保經(jīng)過完整采集獲取的定位測量各項基本數(shù)據(jù)能夠滿足導(dǎo)航定位工作的需求。

2 智能導(dǎo)航的運行模式

2.1 系統(tǒng)模塊設(shè)計

智能導(dǎo)航的系統(tǒng)設(shè)計模塊必須要嚴(yán)格保證符合航空器的精準(zhǔn)定位需求，現(xiàn)階段主要考慮到布置自動化的驅(qū)動傳感模塊，并且將其設(shè)計為智能導(dǎo)航設(shè)備的系統(tǒng)核心組成模塊。通過采取自動形式的機載移動編碼器模塊，應(yīng)當(dāng)能夠支撐實現(xiàn)全過程的智能定位測量操作，從而體現(xiàn)機載航空自動導(dǎo)航設(shè)備的良好使用價值。通常情況下，對于機載智能形式的導(dǎo)航模塊應(yīng)當(dāng)能夠全面連接于網(wǎng)絡(luò)控制中心的電源模塊、系統(tǒng)總線以及系統(tǒng)驅(qū)動模塊，并且還需要保證在系統(tǒng)模塊的適當(dāng)部位配置主芯片的微型處理器[3]。具備強大通信使用功能的中央控制器應(yīng)當(dāng)連接于機載移動形式的通信接口設(shè)備，有效達到全面連通各個導(dǎo)航定位模塊的目標(biāo)。

2.2 自動傳感器布局

自動傳感器最為關(guān)鍵的價值作用就是全面監(jiān)測并且精確傳輸民航運行的全過程數(shù)據(jù)信息，因此決定了自動傳感器的結(jié)構(gòu)布局形式應(yīng)當(dāng)促進實現(xiàn)合理程度的優(yōu)化。采取導(dǎo)航定位控制模式下的自動傳感器主要涉及精度較高的遠距離數(shù)據(jù)監(jiān)測發(fā)送，其中重點設(shè)計為激光測距、時間測距與超聲波測距的移動形式傳感器。由此可見，自動定位以及自動導(dǎo)航形式的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)交互式的民航數(shù)據(jù)信號動態(tài)采集，進而有效保障了民航在執(zhí)行航空飛行整個過程中的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，防止存在民航導(dǎo)航數(shù)據(jù)的傳輸延遲風(fēng)險[4]。

2.3 導(dǎo)航定位設(shè)計

導(dǎo)航定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計目前主要采用移動傳感器以及激光測距儀，以上兩種非常關(guān)鍵的導(dǎo)航定位布局設(shè)計形式都應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新采用于民航安全監(jiān)測領(lǐng)域。具體而言，全面設(shè)計智能化與數(shù)字化的民航導(dǎo)航定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)集中體現(xiàn)在激光測距儀的規(guī)格形式合理選擇，同時還要充分關(guān)注于測距儀的實時運行控制方案采用[5]。導(dǎo)航定位的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)人員通過創(chuàng)新采用實時性的導(dǎo)航定位自動監(jiān)測設(shè)備，能夠客觀分辨得到航空器所在的飛行角度以及距離因素，有效實現(xiàn)導(dǎo)航定位功能設(shè)計科學(xué)決策方案的有力支撐。

2.4 智能通信電源設(shè)計

智能式的民航通信電源具有持續(xù)提供民航設(shè)備能源支撐的重要作用，民航通信專用的智能化電源設(shè)備系統(tǒng)大體應(yīng)當(dāng)包含直流供電與交流供電的常用供電表現(xiàn)形式。智能形式的民航通信電源基本組成結(jié)構(gòu)目前主要包含了UPS 的交流形式電源、直流形式的系統(tǒng)供電電源，以上兩個重要的電源系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分都應(yīng)占據(jù)突出的電源系統(tǒng)地位[6]。智能形式的民航系統(tǒng)蓄電池具備較大的蓄電使用容量，能夠促使達到相對更長的電池裝置平均使用年限。智能通信電源若要保證實現(xiàn)智能民航通信的正常使用功能，那么必須配備更加完善以及齊全的高頻系統(tǒng)開關(guān)電源?，F(xiàn)階段的高頻開關(guān)電源核心設(shè)備技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)較為全面的優(yōu)化整改，智能電源裝置總體上已經(jīng)表現(xiàn)為更小體積、更高層次的供電平穩(wěn)程度與更低的波動頻率特征。運用模塊化與集成化的基本思路方法來組成完整程度較高的智能供電電源，確保對于電源各個組成模塊的系統(tǒng)運行負(fù)載予以均勻的分散設(shè)計。

3 智能導(dǎo)航的應(yīng)用技術(shù)方案

3.1 保障航空器的穩(wěn)定安全運行

航空器的基本運行安全只有獲得更加可靠的保障，民航乘客以及機組人員的自身安全利益才不至于遭受到民航突發(fā)飛行事故帶來的損害。采取智能引導(dǎo)模式的航路運行設(shè)計方案，能夠做到有效防止民航設(shè)備在常規(guī)航行的過程中出現(xiàn)偏離設(shè)定航線軌跡的狀態(tài)，系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備必須要保證對于實時性的告警數(shù)據(jù)信號予以完整的傳送。現(xiàn)階段應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新采用智能引導(dǎo)航路的自動化監(jiān)測儀器系統(tǒng)，促使達到更好的空域利用效率指標(biāo)[7]。民航飛行設(shè)備如果存在了某種程度的飛行軌跡異常，或者存在機身的振動頻率明顯增高發(fā)展特征，則必須要及時進行上述的飛行異常形成根源排查，促進實現(xiàn)民航事故隱患的妥善解決。

例如，ABAS技術(shù)包括接收機自主完好性監(jiān)測（RAIM）和機載自主完好性監(jiān)測技術(shù)（AAIM）：前者使用接收機的冗余觀測信息進行完好性監(jiān)測，后者與慣性導(dǎo)航、氣壓高度表/無線電高度表等組合進行完好性監(jiān)測和性能改善。智能導(dǎo)航設(shè)備屬于自動化以及智能化的航拍設(shè)施系統(tǒng)，因此能夠做到有效替代民用航空器的傳統(tǒng)控制技術(shù)形式。智能導(dǎo)航設(shè)備的輔助技術(shù)形式具有良好的地形適應(yīng)性、應(yīng)用過程的靈活性、測量結(jié)果的實時性等，因此決定了智能導(dǎo)航設(shè)備能夠廣泛采用于現(xiàn)階段的導(dǎo)航實踐工作。在涉及復(fù)雜程度較高的特殊航拍過程而言，結(jié)合智能導(dǎo)航設(shè)備作為輔助攝影航拍手段的測量過程更加有助于取得精確完整的數(shù)據(jù)結(jié)果，有效克服了地勢結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測量技術(shù)難題。經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)有智能導(dǎo)航設(shè)備集中體現(xiàn)在攝影儀器設(shè)備的全面搭載，通過合理縮小智能導(dǎo)航設(shè)備自動化搭載平臺的結(jié)構(gòu)體積，進而實現(xiàn)了智能導(dǎo)航設(shè)備良好的拍攝過程便攜優(yōu)勢。

3.2 合理拓展智能導(dǎo)航的系統(tǒng)空域容量

目前，智能導(dǎo)航的設(shè)備系統(tǒng)現(xiàn)有空域容量仍然未能促進實現(xiàn)必要的拓展。智能導(dǎo)航的系統(tǒng)空域容量只有得到相應(yīng)的拓展，導(dǎo)航設(shè)備的整體精確程度才會獲得更加有效的維護。具體針對智能導(dǎo)航的設(shè)備系統(tǒng)空域容量在進行優(yōu)化設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)能夠側(cè)重考慮到自動監(jiān)測雷達的覆蓋面積規(guī)模，據(jù)此實現(xiàn)全面降低自然氣候以及人為操作不良影響的目標(biāo)，適當(dāng)拓展智能導(dǎo)航設(shè)備現(xiàn)有的覆蓋航路范圍。為打破這種限制，技術(shù)人員利用多頻多系統(tǒng)的有利條件，在RAIM 的基礎(chǔ)上提出了先進接收機自主完好性監(jiān)測（ARAIM）的概念。應(yīng)當(dāng)通過實施全方位以及多角度的航空影像拍攝，確保對于立體化的三維圖像進行完整的呈現(xiàn)。技術(shù)人員對于現(xiàn)有的采集獲取數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)進行全面的整合分析，并且形成精準(zhǔn)程度較高的導(dǎo)航控制結(jié)論。通過自動化采集獲得的測量各項信息數(shù)據(jù)必須要直觀反映出民用航空器的飛行安全狀況，進而輔助實現(xiàn)了精確程度更高的測量數(shù)據(jù)采集以及圖像繪制目標(biāo)。借助智能導(dǎo)航設(shè)備作為全面開展航空器飛行安全保障的基礎(chǔ)設(shè)施，主要應(yīng)當(dāng)落實在智能導(dǎo)航下的飛行路徑合理設(shè)計規(guī)劃，確保民用航空設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動化避障。

例如，采取智能形式與移動形式的導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)備主要體現(xiàn)在RNAV 技術(shù)，必須要視情況來設(shè)置更加合理的平行航路軌跡。民航設(shè)備的移動飛行過程通常比較容易受到多個層面的外部因素影響，從而決定了合理設(shè)計精確程度更高的智能導(dǎo)航系統(tǒng)具有突顯的必要性。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員目前針對跨越海洋水域或者跨越復(fù)雜山地丘陵等地形區(qū)域的航空器飛行路徑都要重點采取智能監(jiān)測的實踐技術(shù)方案，以此來有效防止表現(xiàn)為飛行器的事故安全風(fēng)險。

3.3 準(zhǔn)確計算智能導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)

智能導(dǎo)航的系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)必須要得到更加精確的計算，通過進行全面的精確數(shù)據(jù)計算來促使達到移動智能導(dǎo)航的設(shè)備良好使用效果。技術(shù)人員在合理完善以及精確計算導(dǎo)航移動設(shè)備的各項基本設(shè)計參數(shù)時，必須要集中落實于導(dǎo)航定位裝置的航行線路科學(xué)規(guī)劃，同時也不能夠忽視了智能導(dǎo)航的覆蓋半徑參數(shù)實現(xiàn)必要的調(diào)整。技術(shù)人員通過采取以上的技術(shù)優(yōu)化完善實現(xiàn)路徑，對于民航飛行設(shè)備的良好穩(wěn)定安全效能給予了更為妥善的保護。

例如，采取運動學(xué)的方程公式能夠精確計算智能導(dǎo)航的設(shè)備底盤移動位置角度，確保對于非線性范圍內(nèi)的相關(guān)影響因素進行客觀有效的識別。通過計算智能導(dǎo)航的移動式定位設(shè)備軌跡誤差，應(yīng)當(dāng)能夠據(jù)此推斷得出民航在不同時間段的整體移動軌跡，進而構(gòu)建完整程度更好的反饋系統(tǒng)控制回路。采取立體結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型來進行智能化的飛行軌跡模擬，構(gòu)建形成PID模式下的閉環(huán)控制以及信息傳輸反饋回路，及時判斷民航是否存在輪子直徑的尺寸誤差或者地面打滑的故障隱患。

3.4 全面校正系統(tǒng)功率因素

民航通信電源的系統(tǒng)組成設(shè)備在民航網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)占有非常突出的實踐地位，也發(fā)揮出不可忽視的電網(wǎng)使用安全保障價值。因此技術(shù)優(yōu)化的實現(xiàn)思路是要落實在全面分析各個階段過程的智能監(jiān)測電源設(shè)備使用狀況，智能化電源系統(tǒng)的功率因數(shù)存在著多個層面的具體運行影響要素。智能通信的民航網(wǎng)絡(luò)電源應(yīng)當(dāng)設(shè)計為適宜的系統(tǒng)功率因數(shù)，民航通信網(wǎng)絡(luò)的整體使用狀況存在著實時變化的可能性，進而在客觀上決定了民航通信系統(tǒng)的設(shè)計功率因數(shù)需要得到更加精確的校正處理。

例如，GBAS 對全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）進行差分校正和完好性監(jiān)測，以提供安裝機場周邊大約23 海里半徑范圍內(nèi)的導(dǎo)航和精密進近服務(wù)。相比于人工導(dǎo)航的傳統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)形式而言，其能夠更加合理地應(yīng)對以及妥善解決地勢復(fù)雜的特殊飛行環(huán)境，切實保證了數(shù)據(jù)測量的系統(tǒng)設(shè)備良好完整程度。具有小巧體積以及精密組成結(jié)構(gòu)的智能導(dǎo)航自動測控裝置主要運用于多變且復(fù)雜的特殊飛行區(qū)域，智能導(dǎo)航設(shè)備能夠妥善應(yīng)對較為復(fù)雜的民航飛行狀況，并且不會導(dǎo)致測量裝置的設(shè)備平臺遭到損壞。因此采取智能導(dǎo)航的自動化以及全角度測量設(shè)備系統(tǒng)能夠充分突出智能控制的技術(shù)實踐優(yōu)勢，充分保證了智能導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集。

4 結(jié)語

采取智能導(dǎo)航的民航飛行系統(tǒng)自動定位技術(shù)模式，能夠有力支撐實現(xiàn)民航精準(zhǔn)飛行定位的目標(biāo)，同時對于飛行器的定位精準(zhǔn)程度給予了切實有效的保障。民用航空設(shè)施專用的智能導(dǎo)航機載裝置主要應(yīng)當(dāng)包含自動式的傳感監(jiān)測模塊、移動導(dǎo)航設(shè)備的實時定位模塊、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸模塊等，對于智能導(dǎo)航設(shè)備的以上各個模塊都必須要促進實現(xiàn)更加穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)功能發(fā)揮。在完善以及優(yōu)化智能導(dǎo)航的定位系統(tǒng)功能實踐中，現(xiàn)階段的智能導(dǎo)航技術(shù)改進路徑應(yīng)當(dāng)落實在導(dǎo)航系統(tǒng)參數(shù)的精準(zhǔn)計算，同時對于航空器的穩(wěn)定運行過程給予實時性的安全風(fēng)險監(jiān)測。