北斗卫星导航系统在航空领域中的应用与发展
2016-05-30张彬娜
张彬娜
摘 要:北斗卫星导航系统是我国新研发的卫星导航与定位系统,在信息化社会中,北斗卫星导航系统的出现和广泛应用为我国国民经济发展起到了重要作用。其具备精准度高,操作简便,全天候,速度快,成本低等特点,应用领域也越来越广泛,本文简要介绍了北斗卫星导航系统在航空领域的应用与发展。
关键词:北斗卫星导航系统;航空应用;技术发展
一、北斗卫星导航系统定义
北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System)是我国自主研发、独立运行的全球性卫星导航系统,其建设目标为:使卫星导航系统能够独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的运行,从而促进我国卫星导航产业的发展,加大卫星导航在我国国民经济的应用范围,巩固和完善国家卫星导航产业的支撑、推广、保障体系。
北斗系统具有:定位快,全天候、全球性的特征;短报文通信,一次可以传送多达120个汉字信息,精度高,可达50纳秒。
二、定位原理
北斗卫星导航系统的定位原理是根据已测知的卫星与用户接收机之间的距离,再综合多颗卫星的数据,计算得知接收机的具体位置。为实现这一目标,可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中检索确定卫星的位置。
用卫星信号传播到用户所经历的时间乘以光速可知用户与卫星的距离(由于不可避免的干扰因素,如:大气层、电离层的干扰作用,用这种计算方式所得的距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距:PR),当北斗卫星导航系统卫星正常运作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。
三、北斗卫星导航系统的应用
(一)飞机导航
导航即引导航行的意思,也就是正确的引导飞机沿预定的航线,按照要求的精度,在指定的时间内将飞机引导到目的地。最单纯的导航系统, 其主要特征是仅向用户提供位置、航速、航向和时间信息,不需要通信系统。
但是也能够引导飞机完成要求的航向和航线任务,北斗卫星导航系统在无人机领域应用非常广泛,也是检验飞行性能好坏的一项关键指标。
(二)航路划定
航路是由国家统一划定的具有一定宽度的空中通道。航路划定的目的是维护空中交通秩序,提高空间利用率,保证飞机飞行安全。
航路的有效划分可以实现空域划分最优化、有效控制空中交通流量以及管理飞行路径。通过种种研究和实验证明,北斗卫星导航系统和洋区航路对北斗卫星导航系统的导航精度完善性和可用性的要求,不仅如此,其精度也达到了大陆空域航路的要求。
(三)导弹制导
北斗卫星导航系统制导的原理是:利用安装在导弹上的北斗卫星导航接收机,接收至少4颗卫星发出的导航信息,来修正制导导弹的飞行线路,提高导弹制导的精度。还可以用于远程导弹的精确制导。
GPS在此方面已经有了成功案例,如美国“战斧”由巡航导弹改装为BlockⅢ型,其主要区别是改装后的导弹其GPS接收机和天线系统的改变,圆概率由原先的9米降为3米。北斗卫星导航系统同样也可以实现GPS的功能。
(四)飞行监视和控制
地面监视控制通过通信系统可以实时监测飞机位置、速度、航向、时间等多个状态参数,根据这些参数可以了解飞机自主航路和状态等信息,及时矫正飞行航路。
北斗卫星导航系统技术的出现,取代了原本复杂、庞大的传统测量技术,为航空测量提供了精度高、用时短、设备简单的技术服务。
(五)航天航空测量设备的标校
飞行器在飞行前必须经过准确的标校才能确保其运行可靠。而一般的标校方法有测量难度大、设备沉重、费用高等缺点,如果在校飞时在飞机上装上北斗卫星导航系统接收器,则可以根据北斗卫星导航系统动态定位技术,精确确定飞机动态位置、速度、加速度等動态参量,这样不仅提高了测量精确度,还克服了传统技术的诸多缺点。
(六)北斗卫星导航系统航空摄影测量
北斗卫星导航系统航空摄影测量有以下三点:
第一,以航拍为基础,获得达到相关技术要求标准的照片资料;第二,相应的控制点测量工作的顺利完成要以处理好航拍相片为基础;再次,依据像控点布设具体方案开展选点工作,并且计算行内业平差。与此同时,检核相关的外业数据。
四、北斗卫星导航系统发展
北斗卫星导航系统和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS相比,增加了通讯功能,无需其他通信系统支持,具备与GPS精度相当的全天候快速定位能力。
覆盖中国及周边国家和地区,24小时全天候服务,无通信盲区;基于它的众多特点,在航空领域的发展更不可小觑,在传统陆基导航的基础上,现代军用运输机、歼敌机、战斗机等都在陆续装备北斗卫星导航系统。其全天候、全球性的导航服务,及不受地理与地形影响的特征,为各种飞机或飞行器提供技术保障,提高了航空的安全性。
参考文献:
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[3] 吕小平."北斗"在我国民用航空的发展和应用[J].中国民用航空,2011(128).