北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展

張彬娜

摘 要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國新研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，在信息化社會(huì)中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要作用。其具備精準(zhǔn)度高，操作簡(jiǎn)便，全天候，速度快，成本低等特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，本文簡(jiǎn)要介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；航空應(yīng)用；技術(shù)發(fā)展

一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定義

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System）是我國自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其建設(shè)目標(biāo)為：使衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，從而促進(jìn)我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加大衛(wèi)星導(dǎo)航在我國國民經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用范圍，鞏固和完善國家衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的支撐、推廣、保障體系。

北斗系統(tǒng)具有：定位快，全天候、全球性的特征；短報(bào)文通信，一次可以傳送多達(dá)120個(gè)漢字信息，精度高，可達(dá)50納秒。

二、定位原理

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理是根據(jù)已測(cè)知的衛(wèi)星與用戶接收機(jī)之間的距離，再綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，計(jì)算得知接收機(jī)的具體位置。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中檢索確定衛(wèi)星的位置。

用衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間乘以光速可知用戶與衛(wèi)星的距離（由于不可避免的干擾因素，如：大氣層、電離層的干擾作用，用這種計(jì)算方式所得的距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距：PR），當(dāng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星正常運(yùn)作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。

三、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）飛機(jī)導(dǎo)航

導(dǎo)航即引導(dǎo)航行的意思，也就是正確的引導(dǎo)飛機(jī)沿預(yù)定的航線，按照要求的精度，在指定的時(shí)間內(nèi)將飛機(jī)引導(dǎo)到目的地。最單純的導(dǎo)航系統(tǒng)， 其主要特征是僅向用戶提供位置、航速、航向和時(shí)間信息，不需要通信系統(tǒng)。

但是也能夠引導(dǎo)飛機(jī)完成要求的航向和航線任務(wù)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在無人機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，也是檢驗(yàn)飛行性能好壞的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。

（二）航路劃定

航路是由國家統(tǒng)一劃定的具有一定寬度的空中通道。航路劃定的目的是維護(hù)空中交通秩序，提高空間利用率，保證飛機(jī)飛行安全。

航路的有效劃分可以實(shí)現(xiàn)空域劃分最優(yōu)化、有效控制空中交通流量以及管理飛行路徑。通過種種研究和實(shí)驗(yàn)證明，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和洋區(qū)航路對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度完善性和可用性的要求，不僅如此，其精度也達(dá)到了大陸空域航路的要求。

（三）導(dǎo)彈制導(dǎo)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)制導(dǎo)的原理是：利用安裝在導(dǎo)彈上的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，接收至少4顆衛(wèi)星發(fā)出的導(dǎo)航信息，來修正制導(dǎo)導(dǎo)彈的飛行線路，提高導(dǎo)彈制導(dǎo)的精度。還可以用于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)。

GPS在此方面已經(jīng)有了成功案例，如美國“戰(zhàn)斧”由巡航導(dǎo)彈改裝為BlockⅢ型，其主要區(qū)別是改裝后的導(dǎo)彈其GPS接收機(jī)和天線系統(tǒng)的改變，圓概率由原先的9米降為3米。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同樣也可以實(shí)現(xiàn)GPS的功能。

（四）飛行監(jiān)視和控制

地面監(jiān)視控制通過通信系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛機(jī)位置、速度、航向、時(shí)間等多個(gè)狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)可以了解飛機(jī)自主航路和狀態(tài)等信息，及時(shí)矯正飛行航路。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)，取代了原本復(fù)雜、龐大的傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，為航空測(cè)量提供了精度高、用時(shí)短、設(shè)備簡(jiǎn)單的技術(shù)服務(wù)。

（五）航天航空測(cè)量設(shè)備的標(biāo)校

飛行器在飛行前必須經(jīng)過準(zhǔn)確的標(biāo)校才能確保其運(yùn)行可靠。而一般的標(biāo)校方法有測(cè)量難度大、設(shè)備沉重、費(fèi)用高等缺點(diǎn)，如果在校飛時(shí)在飛機(jī)上裝上北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收器，則可以根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，精確確定飛機(jī)動(dòng)態(tài)位置、速度、加速度等動(dòng)態(tài)參量，這樣不僅提高了測(cè)量精確度，還克服了傳統(tǒng)技術(shù)的諸多缺點(diǎn)。

（六）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)航空攝影測(cè)量

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)航空攝影測(cè)量有以下三點(diǎn)：

第一，以航拍為基礎(chǔ)，獲得達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)的照片資料；第二，相應(yīng)的控制點(diǎn)測(cè)量工作的順利完成要以處理好航拍相片為基礎(chǔ)；再次，依據(jù)像控點(diǎn)布設(shè)具體方案開展選點(diǎn)工作，并且計(jì)算行內(nèi)業(yè)平差。與此同時(shí)，檢核相關(guān)的外業(yè)數(shù)據(jù)。

四、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS相比，增加了通訊功能，無需其他通信系統(tǒng)支持，具備與GPS精度相當(dāng)?shù)娜旌蚩焖俣ㄎ荒芰Α?/p>

覆蓋中國及周邊國家和地區(qū)，24小時(shí)全天候服務(wù)，無通信盲區(qū)；基于它的眾多特點(diǎn)，在航空領(lǐng)域的發(fā)展更不可小覷，在傳統(tǒng)陸基導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代軍用運(yùn)輸機(jī)、殲敵機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等都在陸續(xù)裝備北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其全天候、全球性的導(dǎo)航服務(wù)，及不受地理與地形影響的特征，為各種飛機(jī)或飛行器提供技術(shù)保障，提高了航空的安全性。

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