浅谈卫星导航系统在民用航空领域的发展与应用

张霁阳

【摘 要】我国民航导航方式主要依赖地面导航基站，由全向信标设备和测距仪设备组成。该设备依赖于进口，其造价成本极高。我国民航航路其长度达几千公里，每300公里需要一个导航台站，每个台站都必须配备两套导航设备，卫星导航系统在民用航空领域方面的应用在全球有着很大的市场，对经济甚至世界文明的发展有着非常大的意义。

【关键词】民航；卫星导航；应用

一、引言

航空应用的特殊性对卫星导航系统性能具有严格的要求，现有的GPS系统自身并不足以满足航空应用的需求，必须进行多种增强技术的支持才能实现基于GPS的航空导航应用服务。

二、民用航空对卫星导航系统的要求

航空应用与一般的卫星导航应用不同，它要求卫星导航系统必须提供连续的高性能服务，以保障航行安全。对于卫星导航系统而言，航空应用对卫星导航系统的要求主要集中在精度、完好性、连续性和可用性等四个方面。

（1）精度是描述卫星导航系统用户估计的位置、时间信息与真实值之间重合度的度量，一般用95%的置信度水平给出。

（2）完好性是对系统提供正确信息的可信度的度量，卫星导航系统的完好性还要求系统在不能满足特定应用需求时应具有向用户及时报警的能力。

（3）连续性是指整个系统在将要执行的操作的持续期间内完成其功能而不发生意外中断的能力，即卫星导航系统满足精度和完好性要求条件下，在特定飞行操作阶段中能够保持导航精度和完好性的概率。

（4）可用性是指系统服务可以使用的时间百分比，即卫星导航系统的导航和差错检测功能正常运行，且同时满足精度、完好性和连续性要求的概率。

在飞机上GPS必须和其他导航设备结合使用，比如惯性导航导，陆基无线电导航设备。在陆地上空的航路一般使用陆基导航设备，如全向信标/测距仪设备。在大洋上空飞行时，一般距离比较远，则会把惯导和GPS组合使用。通用航空公司的飞机不仅装有GPS，和地图相结合在一起使用，还会加装一些其他辅助设施，比如陆基无线电导航设备。GPS在民用航空领域的应用之所以只作辅助导航方式，为了使GPS能够更好地提供导航服务，提高精度，保证飞行安全，就必须采用必要的增强措施，即使GPS采用了匹配接收和扩频技术。GBAS，一种基于地面设备的增强设施系统，简称路基增强系统，一般在机场区域比较常见。LAAS，是一种非常稳定，适用的路基增强系统，其它的各项技术指标已经相当成熟，一般在终端区的航空器进近程序中用得比较多。但中国内地暂时还没有应用，在美国的大小型机场比较常见。

三、卫星导航系统在民用航空的应用

我国是世界上第二大航空应用国，尽管目前我国的机场数量只有一百多个，远少于美国上万个机场的规模，但我国的航空应用发展是快速的，仅在“十二五”期间，我国就规划新建机场上百个。同时，随着我国经济的发展，私人拥有飞机已逐渐成为可能，相应的航空导航应用市场也将逐步发展扩大。

北斗卫星导航系统一共由35颗卫星组成，其中5颗是静止轨道卫星，其中30颗为非静止轨道卫星。其有两大特性，一是开放性，即为全球用户提供高精度的，免费的导航服务，可以与世界各国进行交流，互相探讨技术经验，共同促进卫星导航事业的发展；二是自主性，为我国自主建设和运行的卫星系统，打破了国外垄断，不受任何政治和军事条件的局限，可以为民航导航提供可靠的服务。它由地面段、空间段和用户段三个部分组成，可以在任何时刻在全球范围内提供可靠，高精度的定位服务。它的定位精度误差为十米，测速精度为每秒0.2米。

目前全球范围内可用的卫星导航系统只有GPS，但是GPS稳定性、完善性的不足，在航空领域的应用只能做辅助导航，对于我们这种政治环境来说只能利用不可依靠，作为独立导航系统或者主用系统必须谨慎小心。航路上GPS的精度以及足够了，可以放心使用。我们应该加大对Galileo卫星导航设备的开发和应用。航空导航陆基系统已应用了几十年，到如今2016年为止，星基导航系统还没有完全成熟，其还应继续发挥主要的导航作用。VOR、DME、ILS仍是主要的民用航空导航系统，GPS只可以起辅助作用，双系统冗余对航空安全是必要的。ILS是着陆系统中最成熟的系统，几乎所有机场都在使用，并且作为主用仪表着陆系统。MLS有着其特有的優点，被各国军方广泛使用，美军在阿富汗战争中就使用了移动式的MLS。欧洲的英、法、荷兰也在扩大MLS的部署。有人说MLS悄无声息地回来了。LAAS是陆基增强系统，因其性能优良而推广。基于GPS/Galileo的LAAS、WAAS将成为飞行器进近程序中垂直引导的基础。

【参考文献】

[1]李志成，杨敏.全球卫星导航系统在民航建设领域的应用与实践[J].建筑技术开发，2016，43（09）.

[2]张爱勇.民用航空测距信号对北斗导航信号的干扰研究[J].移动通信，2016（09）.

[3]宛新泰，王海闻.航空卫星定位系统的基本原理及应用研究[J].世界有色金属，2016（05）.

[3]刘晓华.北斗卫星导航系统在民航导航中的应用分析[J].中国高新区，2018（01）.