北斗卫星导航系统在民航导航中的应用分析

2024年1月24日发(作者：11年腾翼c30价格)

技术论坛移动信息北斗卫星导航系统在民航导航中的应用分析黄铁娟民航新疆空中交通管理局，新疆?乌鲁木齐?830016摘要：在航空事业中，航空器的导航系统是非常重要的组成部分，可以对航空运行效率以及安全性产生直接影响。随着我国科学技术的不断发展以及北斗三号组网的顺利完成，标志着我国民航导航系统更加完善，且未来的发展更加具有安全性和灵活性。基于此，文章以北斗卫星导航系统在民航导航中的应用为主题展开讨论。关键词：航空事业；北斗卫星导航系统；民航导航中图分类号：V249.320??引言随着我国北斗三号卫星系统顺利完成，将来能够在全球范围内为用户提供定位、授时、测试、通信等服务，在民航领域的导航服务中应用北斗卫星导航系统能够有效满足飞机的不同需求，例如可以为飞机规划航空路线，提升效率以及安全性。在民航导航中如何充分应用北斗卫星导航系统，将成为现阶段社会各界人士所关注的重点。构建发展工作，从20世纪80年代起，我国便开始探索研发适合我国实际国情的卫星导航系统，当前已历经三个阶段的发展。第一阶段，我国于1994年开启“北斗一号”卫星导航系统建设工程，2000年发射了2颗地球静止轨道卫星，建成卫星导航系统并正式投入使用，应用有源定位系统，为我国提供定位、广域差分、授时以及通信服务，并于2009年发射第3颗轨道卫星，对系统性能进行增强。第二阶段，于2004年开启“北斗二号”卫星导航系统，截至2012年，共发射了14颗卫星，其中包括中圆地球轨道卫星、地球静止轨道卫星和斜地球同步轨道卫星，分别为4颗、5颗、5颗，形成卫星组网。“北斗二号”卫星导航系统是在“北斗一号”卫星导航系统的基础上建设完成的，并兼容后者技术，增添无源定位系统，向亚太地区提供定位、授时、测速以及通信服务。第三阶段，我国于2009年开启“北斗三号”卫星导航系统工程建设，截至2018年，共发射了19颗卫星，构建了基本系统，为全球用户提供服务。并计划在2020年末，发射形成30颗卫星发射组网，实现“北斗三号”卫星导航“北斗三号”系统的全面建设[2]。相比于前两个阶段，卫星系统兼顾有源服务与无源服务两个体系，可以向全球提供定位、授时、测速等基本导航，并提供国际搜救、通信服务，我国以及周围地区能够享受区域通信、精准单点定位、星基增强等服务。2019年9月，北斗卫星导航系统共有39颗在轨卫星，自2017年底，我国“北斗三号”卫星系统进入超高密度的发射阶段，正式为全球用户提供RNSS服务。2020年6月16日，“北斗三号”卫星系统最后一颗组网卫星因故推迟发射任务。2020年6月23日最后一个组网卫星在我国西昌地区应用“长征三号”1??北斗卫星导航系统相关概念以及原理北斗卫星导航系统是一种全球卫星导航系统，是我国自主研发并能够独立运行的导航系统，研发北斗卫星导航系统的主要目的是促进我国卫星导航系统应用先进的科学技术，保持自主独立并具备开放性的优点，进而有助于我国整体卫星导航系统的稳定运行，使我国导航领域、民航领域得到长久、健康的发展，对我国卫星导航相关领域的推广和保障体系加以巩固完善。北斗卫星导航系统具有全天候、全球性、定位快速等优点，能够同时进行每次约120字数的报文通信，具有极高的精准度，最高可达50 ns。其原理是通过测定卫星与用户之间接收机的实际距离，结合多个卫星所传输的数据信息，通过严谨、细致的计算获取用户接收机的精准位置。相关部门为了有效实现上述目标，需要根据星载时钟所记录的时间，在星历中检测并确定卫星的实际位置。[1]2??我国北斗卫星导航系统发展历程我国自改革开放以来十分重视北斗卫星系统的2020年第09期131

移动信息技术论坛运载火箭成功搭载最后一颗卫星发射我国第55颗导航卫星，并成功完成发射任务。最后一颗“北斗三号”组网卫星成功发射，提前半年完成了原计划。3??北斗卫星定位系统在民航导航中的应用现状3.1??航空器导航国际民航组织于2016年发布GANP，提出卫星无线电导航是当前民航导航系统的重要基础，是提高全球民航服务质量和安全水平的重要手段。为有效提升民航导航性能，世界各国都在卫星无线电导航系统的基础上，全力发展陆基、星基导航增强系统，建立在GPS技术上的陆基、星基强化系统在国际航空中得到了广泛应用。例如美国在1995年建设WAAS系统，在2003年WAAS系统的第一阶段便广泛应用于民航导航系统中，当前已发布3994条LPV-200程序，覆盖1 949个飞机场。欧洲于2009开始正式运行EGNOS系统，共发布55条LPV-200程序，覆盖31个飞机场。日本于2007年开始正式使用MSAS系统，应用在98个飞机场，另外日本还积极建设QZSS系统，辅助GPS定位系统，实现卫星无线电导航系统以及信息服务。韩国的KASS系统、印度的GAGAN系统、俄罗斯的SDCM系统正在积极建设中[3]。3.2??航空器追踪系统马航民用客机频繁发生事故，促使国际民航对航空追踪监控愈发重视。国际民航组织制定GADSS航空运行概念，要求承运人在正常情况下进行4D/15追踪，在不正常情况下进行4D/1追踪。近些年来，2016年我国民航构建建立在ACARS系统等现有先进科学技术基础上的追踪监控性能。相比于其他国家，我国民航局于2017年发布有关报告，其中指出：“我国民航追踪监控体系构建的整体目标是构建中国追踪监控体制，对中国航空器运行实现全球持续监控、管理以及应急处理，从而有效提高我国民航运行的安全性”。4??北斗卫星定位系统在民航导航中应用的可行性4.1??民航事业需求在我国民航的发展历史中，初期阶段因为受各种因素影响，民航导航只能够利用航空地图进行导航，1322020年第09期随着我国科学技术和卫星技术的不断发展，民航导航逐渐发展为惯性导航和无线导航。通过对导航系统加以应用，信号受干扰程度明显降低，并有效提升导航精准性。但在实际应用过程中，虽然导航精度得到了明显提升，但机械设备的复杂性却随之提高。此外，因为我国西部地区机场地形复杂、地势高，地面导航台设备较为落后、不完善，造成导航系统无法覆盖全部空域，导致航空事业的发展受到了阻滞，因此需要应用新型的卫星导航系统提升民航航空的安全性[4]。4.2??国家支持现阶段，我国为有效加强航空安全体系、监控能力、技术支撑能力以及应急反应能力的建设。我国民航局发布了相关文件对民航安全体系、航空器监视、机场运营系统、航空通信、智慧机场等提出相关指导意见。为有效提升民航运行的安全性以及飞机的安全着陆等工作，需要在民航导航中融入北斗卫星导航系统。5??北斗卫星导航系统在民航导航中的应用5.1??北斗卫星导航系统在航空监视中应用北斗卫星导航系统所具备的无线定位技术和无线导航技术为航空提供监视和导航的服务。北斗卫星导航系统所提供的短报文服务属于授权服务，需要相关单位通过审查才可以进行服务。空间系统属于我国自主研发建设并独立运行的卫星导航系统，具备无线定位技术和无线导航技术，可以提供全天候的导航定位以及通信服务。机载系统是将航空器作为载体的各种类型机载设备，可以自动获取航空器的位置信息，并通过卫星链路实现信息传输。地面系统核心技术是信息数据服务平台和低空监视，服务平台利用定位总站或者指挥机接收北斗数据，为航空器提供监视服务以及建立于卫星链路基础上的信息服务。当前阶段“北斗三号”卫星已经为全球提供服务，所有卫星具备星间链路，搭载无线定位载荷，报文容量已经达到1 000汉字，频度有了极大的提升。5.2??北斗卫星导航系统在进离场RNP导航中的应用RNP导航指的是以GPS定位技术和机载导航设备作为基础，对民航航空器起降动作进行引导。飞机的起飞和安全降落是飞机在实际飞行过程中非常重要

的操作，因此RNP导航成为民航事业的主要发展趋势。相比传统的导航方式，利用RNP导航技术能够有效降低飞机对于导航设备的过度依赖，保整飞机在飞行中可以精准定位，使飞机在恶劣情况下也能够精准着陆，有效提升飞机起降的安全性。另外，通过RNP导航能够突破以往因天气原因而造成的航班取消和返航情况，有效提升航运能力，避免因天气因素造成的航班取消或返航情况，进而促进民航事业发展。5.3??北斗卫星导航系统在精密进近着陆导航中的应用5.3.1 仪表着陆系统传统的仪表着陆系统又被称为盲降系统，通过地面导航技术发射电信号引导飞行向下滑行或者按照航道航行，辅助构建一条由飞机跑道向空中延伸的虚拟航线。飞机通过机载设备接收电信号，判断飞机的实际飞行路径与虚拟路径信息，使飞机根据虚拟路径平稳下滑或飞向跑道，为飞机的安全着陆提供技术保障。因为该系统的应用能够使飞机在能见度较低或飞行员看不到参照物的情况下引导飞机安全着陆，因此又被称为盲降系统。该系统属于机场标准着陆引导系统。航向信标设备显示和跑道中线对齐航向面时，下滑信标设备会向飞行人员提供下滑面，下滑面与航向面相交位置则为着陆系统为飞机提供的着陆路线。当飞机下降时，如果低于系统提供的下滑线，系统会发出相应的警告信息[5]。现阶段，随着民航事业的不断发展，经济的快速发展，选择飞机作为出行方式的人数逐渐增加，飞机落班次也相应增加，在着陆系统的运行过程中，因为经常受到地面台、建筑物、反射信号等因素的影响，飞机着陆的精准度受到了一定影响，造成飞机无法着陆。因此仪表着陆系统的应用应该受到一定限制。5.3.2 卫星导航着陆系统

受制于地面环境，目前引导飞机着陆系统正在由陆基导航系统向卫星导航着陆系统发展，北斗卫星导航系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，能够在各种增强手段下为全球飞机提供一类精密进近信号，一类精密进近可以为飞机提供垂直方向和水平方向的偏差引导，是目前全球使用最广泛的引导等级。技术论坛移动信息相比于传统的仪表着陆系统，基于卫星进近着陆系统更加精准，并且能够适用于复杂多变的天气环境中，适用性、灵活性极强，可以实现“曲线进近”，有效提升了民航飞机机动性。卫星导航系统最高能够为飞机提供三类精密进近服务。如今北京、上海、乌鲁木齐等机场能够使用传统仪表着陆系统为飞机提供三类精密进近服务，广州、成都等机场都能够为飞机提供二类精密进近服务，而其他地区的飞机场只能满足降低大于800 m或跑道视程大于550 m情况下的进近。6??北斗卫星导航系统在民航导航中的实际应用案例我国北斗卫星系统于2017年10月份在山东东营机场对ARJ21-700飞机进行了测试飞行。本次的试飞活动完全是按照我国以及国际对民航的技术要求标准，通过实际的试飞对北斗卫星导航系统信号接收性能加以测试。在民航导航中融入北斗卫星导航技术能够有效提升飞机的盲降性能，通过测试结果对比发现，ARJ21-700飞机在定位指标和瞬态等方面已经大幅度超过国际标准，试飞测试取得圆满成功，对于促进东营机场发展有着重要意义。东营机场在航空器上应用北斗卫星导航系统、机载导航、地基增强系统，为北斗卫星系统日后在我国甚至国际民航标准化以及应用推广方面奠定了坚实的基础。7??北斗卫星导航系统在民航中的应用前景北斗卫星导航系统的发展能够有效促进北斗系统在民用客机中的广泛应用；推动北斗系统在航空器上的安装；为航空器提供追踪监控服务、补充监视；实现北斗系统机载技术规范化、标准化。全面、迅速地推动北斗卫星系统在通用航空中的应用，拓展北斗设备在通用航空中加装范围，进一步探索研发综合新型技术，能够对定位系统加以整合处理和分发，为北斗低空空域提供完善、全面的监视覆盖服务，推动通用航空器北斗机载设备的改装和简化，促进北斗卫星导航系统在通航中的应用。8??总结综上所述，在民航导航中应用北斗卫星导航系2020年第09期133

移动信息技术论坛统能够对陆基区域导航的星基加以变革，有效提升空域利用效率、安全性以及科学性，实现进离场RNP 精准导航，确保在恶劣情况下也能够安全着陆等。随着 “北斗三号”卫星组网的建设成功，民航部门应该积极利用这一有利机遇，促使我国民航事业得到更加长久、健康的发展，提升民航运行的安全性和效率。参考文献［1］张鹏.北斗卫星导航系统在民航导航系统中的应用研究[J].中国战略新兴产业，?2019（38）：140.［2］冉承其.北斗卫星导航系统建设与发展[J].卫星应用，2019（7）：8-11.?［3］岳富占，孟斌，周中华，等.北斗在民用航空器领域的应用和发展[J].卫星应用，2020（7）：17-21.［4］温莉.北斗卫星导航系统及其于民航导航的应用[J].信息记录材料，2019（7）：148-149.［5］刘锦清.北斗卫星导航系统在民航导航中的应用[J].数字化用户，2018（33）：250.（上接第122页）管理平台运行安全性和运行效率得到进一步提升[6]。信息更好地传输，提高传输的安全性和可靠性。第三，要不断丰富通信工程技术管理平台，采取合理措施解决通信工程技术在物联网应用过程中存在的问题，实现物联网技术以及通信工程技术两者协同发展。

2.3??移动终端的应用移动终端是当前物联网建设中的一大必要设备，能够方便地接收信息资源。使用移动终端的过程中，通信工程技术能够使工作人员更快、更全面地了解信息的变化状况，实现目标的实时监测。当前社会生活水平正在不断提高，移动终端可以让广大人民群众充分享受到物联网的服务，这也是当前移动通信技术在物联网领域应用的关键之处。4??结语综上所述，在当前的时代背景之下物联网技术日益发展和成熟，同时也在社会诸多领域发挥着重要的作用，可以实现万物互联。为了能够促使物联网技术得到更加广泛的应用，就需要在物联网领域加强通信工程技术的使用，为物联网稳定、安全、高效运行奠定技术基础。这就要求加强对通信工程技术的研究，制定出更加科学合理的标准，从而为物联网的应用及发展奠定基础。参考文献［1］孙怀来.物联网领域中通信工程技术的应用分析[J].科技创新与应用，2020（25）：162-163.［2］罗布扎西.基于智能电网通信工程中关键性技术的研究[J].信息系统工程，2020（8）：14-15.［3］邹健.基于通信工程技术在物联网中的应用研究[J].卫星电视与宽带多媒体，2020（10）：7-9.［4］贺钱琛.基于通信工程技术在物联网中的应用探析[J].信息记录材料，2019，20（12）：183-184.?［5］翟怡昊.试分析通信工程技术在物联网中的应用[J].通讯世界，2019，26（1）：12-13.［6］吴文博.试论通信工程的特点及发展现状与前景分析[J].中国新通信，2018，20（12）：41.3??移动通信与物联网技术的融合发展在当前时代背景之下，物联网技术和移动通信相互融合是一大发展趋势，但是如何才能够促使两者实现融合无疑是一个重大的考验。笔者认为，可以考虑从以下几个方面开展工作：第一，需要建立健全管理机制。目前通信工程技术的应用还是缺乏相关的管理准则，比如在终端接口兼容性上就存在着很多缺陷，造成了通信工程技术在物联网当中的应用受到了一定的限制，直接影响了通信工程技术的普及。因此，要切实保障在物联网当中通信工程技术应用的规范化和统一化，以促进物联网技术进一步的发展完善和成熟。第二，进一步改良和优化通信工程技术。例如当前的移动网络运营商需要加强技术研发，进一步强化新型技术应用和推广工作，扩大网络覆盖面，并且在覆盖区域合理及高效地应用物联网技术，切实保障1342020年第09期