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GPS航空导航应用
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:
选择可用性问题;
5颗卫星覆盖的连续性和可用性问题;
完善性问题;
费用(包括用户系统价格和GPS收费);
选择可用性影响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。
可以预见: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。
今天,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。
在不同的航路段及不同的应用场合,对导航系统的精度、完善性、可用性、服务连续性 的要求不尽相同,但都要保证飞机飞行安全和有效利用空域。
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:
2.1 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。
2.2 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 |