浅谈GPS在飞机上的应用及维护

房勇

摘 要 GPS为航空器提供了精确的导航功能，运行非常可靠，极大地加强了航空器飞行方位的精确性及可靠性。GSP导航通信系统的两大系统——机载系统和地面系统的内部构成，以及两大系统的常见故障和排除方法。

关键词 GPS;定位;卫星;故障;维护

引言

随着科学的日益发展，民用航空对导航的要求也日益提高，飞机如果没有导航的作用，就会在空中完全迷失方向。美国的全球定位系统（GlobalPositioningSystem，即GPS）导航出现后，对于民用航空具有非常重要的作用[1]。GPS不仅为导航和定位提供了有效的手段，同时还具有精确授时功能，具有取代目前正在使用中的诸多无线电导航系统的潜力，对无线电导航系统以至整个导航系统未来的发展将产生深远的影响。GPS导航通信系统分为两大部分—机载系统、地面系统。

1GPS卫星星座由

21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成的GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度[2]，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，在两万公里高空的GPS卫星中，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。

2机载系统的常见故障及排除系统

2.1 无法开机故障的排除故障工作

人员将机载系统安装调试后，打开开关却发现系统根本没有任何反映。故障排除：打开系统机器，用万用电表进行测量，线路、仪器一切正常，发现烧坏保险丝。插入新保险丝，仍无法开机，发现保险丝再次烧坏。电源是21伏蓄电瓶直流电，猜测是电源输入错误。装入新保险丝，反插插头，开机正常。维护：电瓶必须经常更换，每种电瓶直流电的正负极需要重新标定，机载系统对直流电进出要求严格准确，故一定要在安装前检查正负极是否与机载系统输入正负极吻合，再进行连接，并进行固定，以免发生松动和反连接，鉴于机载系统有自我保护功能，否则后果不堪设想。GPS2死机。

2.2 故障的排除

故障在飞机人工增雨作业中，机载GPS系统发射信号时经常出现死机状态，待系统重新启动系统发射信号恢复正常。故障排除：检修时考虑到高空气流较大，飞机颠簸，引起机载系统连接出现松动等原因，但打开机器后，将螺钉、电线、接口重新加固，仍无法排除故障。在机载系统不连接UHF天线时，系统工作正常。对机载系统工作中的单个组件工作电压进行测量，发现UHF电台发射信号时电压出现不稳，即UHF电台发射信号时候电台电压值和不发射信号时电压值不同，导致发射信号时电台由于电压变小出现死机。由于机载系统额定的电压是21伏直流电，故无法增加蓄电池电压，为增加电台工作电压，采取减少主板电阻，减少主板所占有的电压，以此来增加电台所占有的电压。措施采取后，重新调试主板程序。SPG机载系统在地面试机时采用微型发射天线，其工作恢复正常，但在飞行系统发射信号时仍出现死机。是否飞机发射信号对GSP系统发射机的信号会造成干扰和阻断，经过断开机载系统发射天线后故障不出现的试验，证实飞机发射信号对系统没有影响。重新检查系统电路后，发现机载系统内的线路没有进行屏蔽处理，估计电台发射信号可能对主板电压的稳定性产生影响。为解决发射信号对主板的干扰问题，加大主板与连接天线的发射线之间的距离，避免发生干扰。采取此措施后重新开机，机载SPG系统在飞行时发射、接收信号正常，故障排除。

3地面系统的常见问题及其解决

地面系统的电源是022伏交流电，这个是和机载系统有着根本的区别，有时候将机载系统和地面系統同放在一起的时候应该特别注意的就是接入机载系统和地面系统的电源问题，即使有保护装置，将022伏电源接入机载系统也是会造成摧毁性破坏。机载系统和地面系统功率在确定好驻波比的前提下，适当调大电台功率对于传输比较有利，但不是功率越大越好。选择通讯点时候。要充分考虑当地空中频率干扰问题，尽量避开干扰较多的频段。地面接收系统只有将波段和空中发射系统的波段一样才能够将作业实时状况完整地记录下来。不过由于受到机载天线硬件有效发射距离MK032和地面接收点太少的限制，航线有时候不能够完整的记录，这种现象有时候体现在对省内区域远距离的飞行轨迹不能够完整记录。地面天线应该采用全向增高天线，天线根部要设有地网，要做到防水、防潮湿、防结冰。地面的天线长度不适宜超过5米。地面天线朝向天空的方向不能够有遮挡物，不然会严重影响接收图像的连续性或者成功性。

4结束语

环境比较复杂，随着先进的探测技术和不断更新的先进设备，在保持现有系统正常运行的情况下，继续开发更适合作业的精密、简便、耐用的系统是必需的。GPS导航通信系统对空地配合进行作业方案的预定、修改，实现空地一体化有重要的意义。

参考文献

[1] 刘基余.GPS导航定位原理与方法[M].北京：科学出版社，2003：77-86.

[2] 徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2008：10-14.

作者简介

肖青（1984-），男;学历：硕士研究生，助理工程师，现就职单位：中国民用航空飞行校验中心，研究方向：机务电子维修技术与管理。