民用航空導航技術現狀與發展趨勢分析

林向庚

(中國民用航空華東地區空中交通管理局福建分局,福建福州 350001)

民用航空導航技術現狀與發展趨勢分析

林向庚

(中國民用航空華東地區空中交通管理局福建分局,福建福州 350001)

隨著我國綜合實力的提升,我國民用航空取得了很大的進步。自新中國成立以后,民用航空已經成為帶動我國國民經濟和社會發展的重要行業以及先進的交通運輸方式。民用航空導航是保障民航運行安全的重要組成部分,并且發揮著無可比擬的作用。但是目前我國民航導航技術在發展中出現了一些問題,阻礙了民用航空的發展。本文通過闡述民用航空導航技術發展的現狀和存在的問題,分析民用航空導航技術發展的趨勢。

民用航空 導航技術 發展現狀 發展趨勢 全球導航衛星系統

導航技術是民航運輸系統中主要的技術,對民用航空行業的安全和穩定發揮著重要的作用。由于飛機在空中運行時必須保持快速飛行狀態,留空時間有限,一旦發生事故后果非常的嚴重;并且飛機的容量和體積有限,使導航設備的選擇受到很大的限制,對民航提出了更高的要求。導航技術已經成為引導飛機準確選擇飛行路線、安全到達目的地的重要技術。

1 民航導航技術的現狀

1.1 支持航路的導航技術

支持航路的導航技術包括:慣性導航系統、路基無線電導航系統、衛星基導航系統。首先,關于慣性導航系統。從上個世紀開始,路基無線電導航成為了民航的主要導航方式,但是仍需要地面導航系統和設施的支持,沒有地面裝置無法實現自主定位和導航,嚴重限制了航空事業的發展。軍事上對導航系統提出要有生存能力、抗干擾能力和反利用的需求,在這種情況下,具有自主導航能力的慣性導航系統在60年代被應用到航空領域中。但是采用慣性導航系統的原因主要是由于導航信息的連續性比較好,導航參數短期精度高,更新速率比較高。70年代以后,計算機技術得到了廣泛的應用,寬體飛機得到迅速的發展,慣性導航系統開始了迅速發展的階段[1]。

其次,陸基無線電導航系統可以將導航系統的復雜性都集中到地面導航臺,在機載導航選用的設備上可以相對簡單,因此由于價格較低、可靠性較高,得到了迅速的推廣和應用。

最后,衛星導航系統是投入運行最早、最為穩定的星基導航系統,并且一直在改革和創新。其他導航系統在進行改進過程中都以GPS為參考依據,并在允許的條件下結合GPS的優點。民用航空在GNSS應用工作中也對GPS和相關的技術進行研究,以解決其在民航應用中的特殊性問題。

1.2 終端區進近引導技術分析

(1)大規模應用中的儀表著陸系統。儀表著陸系統(ILS)的主要作用就是在飛機著陸過程中為飛機提供著陸的引導信息(航道信息、下滑道信息、距離信息),目前儀表著陸系統被廣泛應用到民用航空中。根據儀表著陸系統的性能,將該系統分為一類、二類和三類,我國儀表著陸系統一般都是一類,少有的系統能夠達到二類,主要是由于除了設備的性能外,場地和電磁干擾也是影響的因素[2]。(2)助航燈管系統。飛機在起降過程中助航燈的作用非常的重要,是保證飛機安全起降的關鍵設備。在儀表著陸系統被廣泛應用的同時,助航燈管系統也成為最重要的輔助備份工具。但是助航燈光系統本身也在不斷的發展,除了具有更長工作時間和更高可靠性的同時,利用新的技術,能夠實現對不同飛機進行區別引導,提高了對飛機滑行和跑道運行的安全保障,提高了飛機的地面飛行效率和運行容量,為機組提供人性化的引導信息[3]。(3)局域衛星增強系統。為了將衛星定位系統應用于飛機的精密著陸與進近過程中,美國聯邦航空管理局在1994年以前主要發展LAAS。LAAS主要是由地面接收裝置和機載裝置組成的。

2 民用航空技術的發展趨勢

2.1 航路導航

首先,要對老化的導航進行實時的更新,可以根據導航在使用過程中的運行情況,對使用超過一定年限的導航設備進行逐步的更新,以保證完善的導航系統運行,并支持民用航空器的傳統運行方式。根據規劃目標,到2015年我國基本上完成對2000年以前使用的導航進行更新計劃;其次,要對干線和支線航路導航網進行完善,優化陸基導航系統的格局,建立具有獨立性的路基導航構架,以保證優化后的樞紐機場和國際干線航路網絡的導航能力;最后要以區域導航航路為基礎,對區域導航航路進行常規的儀表飛行程序設計和區域導航運行,建立全國范圍內支持性能導航運行的區域導航航路網絡,并對地形條件比較復雜、空管保障薄弱的地區應用區域導航技術[4]。

2.2 終端區導航

首先,要根據新建擴建機場的進離場分離以及空域優化的需要,對現有的導航設備進行調整和規劃,根據空域規劃中對機場進離港分流的需要,為地面導航設施提供必要的支持;其次,要進一步完善和建立地面導航設施,支持終端區不同運行方式的靈活應用,并根據實施的情況逐漸向所有的機場終端區推廣;其次,要加強建設基于精密導航技術對飛機飛行所需的導航設施。

2.3 進近和著陸導航

首先,建設具有多種進近能力的導航設施,對傳統著陸導航設施進行不斷的完善,為不具備精密導航技術進近能力的航空設備保留傳統的導航設備和傳統飛行程序;其次,在機場的下滑臺增設DME或者在航班較多時可以根據機場的氣象條件在機場內增設此獎方向著陸設備,以提高導航保障能力[5]。

3 結語

隨著我國民用航空產業的迅速發展,導航技術在民用航空中的應用越來越廣泛和重要,對飛機的安全有著至關重要的作用。因此,在科學技術迅速發展的環境下,必須加快民用航空導航體系的建設和完善,將衛星導航在航空領域進行推廣,實現我國民航的快速發展。

[1]黃晉,高浩然,戴巨星.基于性能的導航(PBN)對我國民航進近方式發展影響的研究[J].武漢理工大學學報,2011,35(4):79-83.

[2]黃智剛.無線點導航原理與系統[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007,8(2):78-79.

[3]劉明明.中國民航導航技術現狀與發展[J].科技信息,2010,18(4):9-11.

[4]蔡清毅.基于性能導航(PBN)技術介紹[J].空中交通管理,2011,4(12):132-134.

[5]劉飛.H調制陀螺監控慣性導航系統[C].慣性技術學會年會發言稿,2009,12.