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发信人: matrix (火鸟), 信区: Control
标  题: GPS航空导航应用
发信站: 紫 丁 香 (Tue May 16 19:02:55 2000), 转信

尽管从纯技术革新和进步的意义上讲，第一代TRANSIT
卫星导航系统开创了 导航技术的新纪元。但TRANSIT
并未在航空导航领域得到应用，卫星导航技术 真正用
于航空导航可以说是始于GPS系统。70年代初期，当GPS
计划 正在酝酿和方案论证阶段，有人就提出用有限的
GPS卫星和高度表组合实现飞机导航、 进场和起飞，并
进行了大量的仿真研究。80年代初，即1983年，在当时
仅有5颗 GPS卫星的情况下，ROCKWELL的商用飞机
SABRELINER（军刀）就载着《航空周刊 和空间技术》的
公正观测员和几名客人，从美国的衣阿华州首航大西洋到
达法国的巴黎， 其导航系统使用一台单通道双频军用GPS
接收机和一台单通道单频民用GPS接收机进行全程 GPS导航
，中途有四次着陆主要是为了等待GPS卫星信号。这次GPS
导航是成功的，但 FAA的官员对于利用GPS进行航空导航仍
持保留态度和疑虑，这些疑虑主要表现在以下 几方面：
1.选择可用性问题；
2.5颗卫星覆盖的连续性和可用性问题；
3.完善性问题；
4.费用（包括用户系统价格和GPS收费）；
GPS导航系统的精度、完善性、可用性和服务连续性，影响
GPS用于航空 导航可靠性和航行安全，而用户GPS导航系统
和设备的价格以及GPS的收费标准直接关系到 用户的承受能
力。
80年代后期年代初，GPS用户设备价格逐年下降，体积也越
来越小；各种增强技术，差分技术 和组合技术日趋成熟，
GLONASS也完全安装并投入使用，这些都为GPS在航空导航中
的应用 带来了广阔的前景。
GPS将使全球无间隙导航和监视成为可能，这将是航空导航史
上的一次划时代的 革命。
GPS在航空导航中的应用可谓无孔不入，如果按航路类型或飞
机阶段划分，则涉及到：
洋区空域航路
内陆空域航路
终端区导引
进场/着陆
机场场面监视和管理
特殊区域导航，如农业、林业等
按照机载导航系统的功能划分，GPS在航空导航中的应用以下几个方面：
1.航路导航：航路主要指洋区和大陆空域航路。各种研究和实验已经证
明，GPS和一种 称之为接收机自主完善性监测（RAIM）的技术能满足洋
区航路对GPS的导航精度、完善性 和可用性的要求，而且精度也能满足
大陆空域航路的要求。GPS和广域增强系统也能满足大陆空域航路 精度、
完善性和可用性的要求。GPS的精度远优于现有任何航路用导航系统，这
种精度的提高 和连续性服务的改善有助于有效利用空域，实现最佳的空
域划分和管理、空中交通流量 管理以及飞行路径管理，为空中运输服务
开辟了广阔的应用前景，同时也降低了营运成本， 保证了空中交通管制
的灵活性。
GPS的全球、全天候、无误差积累的特点，更是中、远程航线上目前最好
的导航系统。 按照国际民航组织的部署，GPS将逐渐替代现有的其他无线
电导航系统。GPS不依赖于 地面设备、可与机载计算机等其他设备一起进
行航路规划和航路突防，为军用飞机的导航 增加了许多灵活性。
2.进场/着陆：包括非精密进场/着陆、CAT-1、2、3类精密进场/着陆。GPS
及其广域增强系统完全 满足非精密进场/着陆对清度、完善性和可用性的
要求；再用局域伪距差分技术/系统增强， 能满足CAT-1、2类精密进场的
要求。目前实验表明，采用载波相位差分技术，精度可达到 CAI-3b类的要
求。可以肯定，各种增强和组合系统（如LAAS、WAAS、INS等）与GPS将成为
进场/ 着陆的主要手段，仪表着陆将最终被取代。由于GPS着陆系统设备简
单、无需复杂的地面支持 系统，它将适合于任何机场，包括私人机场和山
区机场。理论上，GPS着陆系统可以引导 飞机沿着任意一条飞行剖面和进场
路径着陆，这就增强了各种机场着陆的灵活性和盲降能力。 3.场面监视和
管理：包括终端飞行管理和机场场面监视/管理。场面监视和管理的目的就是
 要减少起飞和进场滞留时间，监视和调度机场的飞机、车辆和人员，最大效
率地利用终端 空间和机场，以保证飞行安全。GPS、数字地图和数字通信链
为开发先进的场面导航、通信和 监视系统提供了全新的技术，可以确信基
于GPS/数字地图的场面监视和管理将为机场带来很大 效益。
4.航路监视：目前的监视是一种非相关监视系统，主要是利用各种雷达系统
，可以和机载 导航系统互成备份。但这种监视系统地面和机载设备复杂、价
格高、监视精度随距离而 变化，作用距离有限，不可能实现全球覆盖和全球
无间隙监视。GPS和航空移动卫星系统的出现 ，将改变这种传统的监视方法
，机载GPS导航系统通过通信自动报告自己的位置这种“自动 相关监视系统
ADS”已经提出，目前的演示和实验已经证明ADS为飞行各阶段的监视都会带
 来益处，特别是为了洋区和内陆边远地区空域实现自动自动监视业务提供了
可能。这将杉其有 效地减轻飞行员/管制人员的工作负担，同时也增加了ATM
的灵活性。 5.飞行试验与测试：在新机型、新机载设备、机载武器系统或地
面服务系统设计、定型、测试中， 基于GPS的飞行状态参数测量系统或可作为
基准，可比较的辅助设备将使飞行试验及数据 处理和飞行测试变的简单和节省
开支。 6.特种飞机的应用：航空母舰上飞机着舰/起飞导引系统，直升机临时
起降导引、军用飞机的编队、 突防、空中加油、空中搜索与救援等。
7.航测：除了一般飞机要求的导航、起降功能外，用于航测的飞机还需要提供记
载测量 或摄影设备的位置及时信息交联、数据记录及事后处理。
8.其他应用：如飞行训练、校验ILS系统等。尽管在目前的DGPS进场/着陆演示
飞行中，大都用 ITS作为基准系统来评估DGPS着陆系统的能力，但事实上，
DGPS的精度要优于ILS系统。在 ILS没有关闭之前，用DGPS校验，是一种价格
低、精度完全满足校验ILS的基准系统。目前， 用光测和雷达价格高、设备庞
大、复杂。 

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