北斗卫星导航系统在民航导航中的应用分析

2020-12-01杨立钒

电子技术与软件工程 2020年23期

杨立钒

（民航华东空管局设备维修中心上海市 200335）

1 前言

为了保障在未来的发展过程中，可以满足我国航空航天事业的需求，我国已经成为民航事业发展最快的国家之一，使得当前的民航运输技术已经无法很好的满足民航事业的需求。我国在过去的卫星导航应用，基本上都基于美国的GPS 卫星导航系统，但是为了我国未来航天航空信息的整体安全性，就需要研发出我国自主的卫星导航系统，因此北斗卫星导航系统被研发了出来。

2 北斗卫星导航系统

现阶段正在运行的北斗卫星导航系统，也被称作北斗二号。这是由于在研发的历史当中，本来有一代系统，但是由于二代更加的先进，因此成为了主要应用的卫星导航系统。我国的北斗卫星导航系统，拥有着大量独立的知识产权，并且在实际的应用过程中，有着全球覆盖的能力。该项目成立于2004年，并希望在2020年已经全面建成，使得可以真正的具有对于全球进行覆盖的能力。在未来的应用过程中，便可以为全球的国际用户，提供质量较高的定位服务。

2.1 北斗卫星导航系统的构成

在现阶段北斗卫星导航系统上，首先基于空间上有着一定的划分，主要分为三个不同的部分，分别为空间段、地面段、用户段这三方面。

2.1.1 空间段

首先在空间段中，其卫星的数量大概在35 颗左右。而剩下27颗地球轨道卫星，又被分为三个不同的空间部分，在每一个不同的部分当中，都在一个轨道上运行。对于不同的轨道，之间往往形成120°的夹角。而在5颗静止轨道卫星，则可以分布在不同的区域当中。最后，剩下的三个倾斜同步轨道卫星，则处于相同的轨道面上。

2.1.2 地面段

在地面段的划分过程中，其体现在三个不同功能的区域，分别为主控站、检测战以及注入站。对于主控站而言，在运行的过程中，承担着对于整个地面的控制系统。而检测站而言，则是在运行的过程中，能够对系统当中形成的各种数据进行全面的采集，并将其发送到主控站当中，系统便可以对于各种类型的数据进行计算以及分析，进而可以有效的生成各种类型的导航电文。而对于注入站而言，则是在地表上所安装的一些通信设备。因此，对于注入站而言，就成为了一个信息的中转中心。

2.1.3 用户段

在现阶段用户端的划分上，主要是一个系统的终端。因此，可以当做一个类比的接收机。而在我国的北斗卫星导航系统当中，安装了各种类型的接收机，往往不仅仅涉及到航空航天领域，在运行的过程中，还涉及到机车行驶领域，并在长期的运行过程中，有着一定的测定方位功能的接收机的效果。

2.2 北斗卫星导航系统的建设原则

在进行北斗卫星导航系统的构建过程中，相关研究人员，就已经对其导航系统进行了一个初步的定位，需要能够在未来的卫星导航系统建成之后，可以实现大面积的推广以及应用，帮助各种产业进行发展和建设。因此，在进行导航系统的构建过程中，不仅仅可以实现基本的导航功能，还需要具有着较为全面的功能性，并且保障系统的稳定以及可靠。

2.2.1 开放性

现阶段北斗卫星导航系统在运行的过程中，不仅仅可以为我国人们所使用，同时可以在全球的范围内，提供导航的功能。我国因此也需要借助这样的技术方式，能够有效的与全球人民联系起来，共同带动卫星导航系统的发展，可以让导航系统有着较高的兼容性，并在长期的实践过程中，可以进一步的提升操作性，以此可以带动更多的产业进行发展。

2.2.2 自主性

在我国北斗卫星导航系统投入到运行的之后，意味着我国已经拥有着独立自主的全球卫星导航定位系统。同时也可以在运行的过程中，可以满足全球的卫星导航需求。

2.2.3 兼容性

对于一个优秀的卫星导航系统而言，则需要有效的遵循国际组织的管理工作下，可以让研发的卫星导航系统，顺应各种卫星导航系统进行使用。以此可以在全球的范围内，为不同的地区提供卫星导航服务。

2.2.4 渐进性

所谓渐进性，就是在我国对于北斗卫星导航系统的研发过程中，格外关注的一种功能属性，需要在未来的研发以及实践过程中，可以更加的完善和具体，以此保障在实际使用的过程中，提供更多的便利性。

3 北斗卫星导航系统在民航当中的实际应用

3.1 在飞机航线路线规划当中的应用

在现阶段区域导航的过程中，主要是指在导航设施的范围上，其机载导航系统，可以有效的依据设施的实际范围，严格的依据设定好的路线进行飞行导航。但是一旦在陆基导航条件方面出现了问题，就无法有效的进行地面导航台的搭载，就会使得对现阶段机载导航的功能性造成一定的影响。为此，要想能够有效的让北斗卫星导航系统，可以很好的应用在民航导航系统当中，就需要有效的突破地面导航系统，对于机载导航系统的限制和制约。进而充分的在运行的过程中，可以进一步的提升航空领域当中的利用率。而在民用航天公司飞机在运行的过程中，可以有效的将计算机系统与北斗卫星导航系统进行连接，进而在运行的过程中，可以实现对于飞行路线在内的诸多飞行情况，进行详细的分析以及调整。帮助飞机寻找到最佳的飞行路线，大大提升了飞机飞行的整体效率性和安全性。

3.2 北斗卫星导航系统在飞机进离场的RNP精密导航功能

RNP技术在应用的过程中，主要是通过飞机上安装的导航设备，以及在全球卫星导航定位系统的加持下，可以有效的对飞机的起降进行合理的引导。对于这种技术的应用，也成为了未来航空航天领域的重要发展方向。在这样技术应用过程中，便可以让飞行员不在需要依据地面导航设施的帮助下，才可以进行起飞降落。而是可以在依据定位导航技术的应用下，让飞机可以按照既定的精准飞行路线进行飞行，以此实现精准的着陆。在飞机飞行的过程中，甚至可以有效的在一些能见度较低的环境当中进行安全的飞行，大大提升了飞行环境的安全以及稳定性。在过去的民航运行过程中，经常会受到天气的影响，使得航班出现晚点或者返航的问题，严重的影响到飞机的飞行效率。

在RNP 精密导航的运行过程中，采用的是将现代飞行计算机与千秋定位系统以及计算机系统进行应用的方式。这就可以让飞机在实际飞行的过程中，可以按照既定的航线，进行精准的飞行。为此，就需要在该技术应用的过程中，可以很好的帮助飞机合理的离场以及进场。而在将北斗卫星定位导航系统，有效的应用到飞机进离场当中的时候，还需要让飞机计算机、计算机应用程序等，可以较为准确的进入到终端隧道当中，进而充分的避免飞机在进离场过程中发生异常，这一过程往往需要与地面导航设施进行有效的配合，一方面地面导航的设施会受到天气方面的影响，使得飞机场受到严重的影响，对于飞机的起飞以及降落时间造成一定的影响。在我国众多的机场当中，由于在西部地区拥有着较为复杂的地形，使得对于机场的飞行导航有着更加严格的要求。

3.3 应用于机场仪表着陆系统

对于飞机仪表着陆系统而言，也被称之为盲降系统。而在现阶段地面导航系统的运行过程中，往往需要发射两束无线电信号，这样可以让飞机在接受指引的情况下，实现向下滑行，并在向行道进行航行。在这样技术的加持下，便可以让飞机在飞行的过程中，可以构建出一个空中飞行的虚拟跑道。而飞机在空中飞行的过程中，可以有效的通过飞机上的各种设备，进行无线电信号的接收，以此保障在飞机的飞行的过程中，可以确定出虚拟飞行路径信息的接受。同时，还需要让飞机严格的依据正确的路径，进行飞行跑道或者路径信息方面的接收。这样飞机便可以在飞行中，严格的依据既定的路线，进行飞行以及下滑，最后充分的实现飞机的安全着陆。

在应用机场仪表的过程中，可以有效的让飞行员在没有一个良好的能见度的环境下，依靠着准确的指引，而完成飞机的着陆以及飞行，因此也被称为盲降系统。在现阶段盲降系统的运行过程中，主要是通过机场的标准着陆引导装备进行实现。而在仪表着陆系统的构成中，主要由高频航向信标台、特高频下滑信标台等设备所构成。

子航向信标台显示的功能，在于在跑道中心线对准的时候，可以给予飞机一个较为准确的飞行路线，以此可以充分的指引飞机在盲降系统的加持下，在一个较为准确的下滑线下进行飞行。对于这种盲降系统而言，也可以给予飞行员一些告警信息的系统，以此让飞行员可以在操作飞机的过程中，可以有着较为可靠的数据支持。

为在近些年的发展过程中，伴随着我国航空事业的发展，使得我国人民在出行时，很多都会选择乘坐飞机这种出行方式。而在飞机起落班次越来越频繁的时候，就会使得仪表着陆系统在实际的运行过程中，严重的受到地面建筑物、地面与空中反射信号等各种外界因素的干扰，今儿无法很好的对飞机精准强度进行调节，以此出现空中交通频繁的现象问题。

而仪表着陆系统在一些航班次数较少的时候，往往可以让飞机安全的进行起降，但是在一些班次较为频繁的时候，其系统便无法很好的进行处理。在应用北斗卫星导航定位系统之后，便可以有效的让现阶段使用的仪表着陆系统发挥功能，对飞机进行精度较高的定位以及着陆。在当下精密导航定位的过程中，可以对飞行以及着陆系统进行应用。现阶段精密导航系统的应用，可以很好的针对一些垂直方向的偏差进行纠正，以此可以让飞行的整个阶段，都可以得到系统的有效指引，充分的提升仪表着陆系统的整体稳定性和质量性。

同时，在形成的精密仪表着陆系统当中，还有着较高的灵活性以及适应性，并且可以在实际的运行过程中，能够实现曲线进近的效果。往往在系统的运行过程中，可以有效的依据飞机场的实际飞行情况，对其进近的程序进行编程处理，充分的保障在系统能够满足航空器独立进离场的实际需求，进一步提升飞机着陆的整体效率以及管制的效果。现阶段形成的精密仪器着陆系统，基本上可以满足不同种类的盲降需求。而对于传统的普通仪表着陆系统而言，仅仅可以发挥出有限的作用以及效果。在未来的发展过程中，还需要格外的重视对于精密仪表系统的研发和应用。并且，在未来的应用中，也可以有效的提升北斗卫星定位系统，对于民航系统的整体发展起到重要的作用。在未来我国北斗卫星的应用中，可以提供出各种各样的功能，以此能够进一步的推动我国民航事业的发展。