全球導航衛星系統在民用航空中的應用研究

王蒙

【摘 要】在衛星技術和信息技術高速發展的推動之下，全球導航衛星系統已經在民用航空領域得到了廣泛應用，基于此，為了讓更多的人能夠了解全球導航衛星系統在我國民用航空中的具體應用情況，本文從全球導航衛星系統在民用航空中的應用特點出發，對其在機場建設、機場停機定位和飛機導航中的具體應用方式作出了研究，并通過舉例的方式進行了相應的闡釋和說明。

【關鍵詞】全球導航；衛星系統；民用航空

一、引言

民用航空有著很高的技術性和安全性要求。目前我國每架民用航空飛機上都已經安裝了全球衛星導航系統，其可以有效保證民用航空達到精確、完整、持續和實用。在此基礎上，全球導航衛星系統基本實現了對全球的覆蓋，飛機可以在遵循相關守則的情況下直接從一個地方飛至目標地區。因此，全球導航衛星系統所具備的高精度定位能力已經使其成為民用航空系統中所不可缺少的一部分。

二、全球導航衛星系統在民用航空中的應用特點

目前，以美國的全球定位系統（GPS）為首，中國的北斗衛星導航系統（BDS）、俄羅斯的格洛納斯導航系統（GLONASS）、歐盟伽利略衛星導航系統（Galileo）等眾多全球導航衛星系統已經在各國全面開花。盡管這些系統的開發國家不同但都存在著以下相似特點：

1）全球設施，其是全球導航衛星系統的核心構件，主要由空間段、空間信號與地面相關控制系統所和組成。其中空間段包括來自一個或多個軌道運行中的定位衛星所組成，其主要用來供應導航信號，其所發射出的為空間信號。而地面相關控制系統則主要由一系列地面衛星監測站、控制站和信息站所組成，主要用來對衛星信號進行接受并對其運行軌道進行控制；2）區域設施，指的是針對特殊系統要求服務的設施，其能夠通過特定地面組合通信的方式來滿足個體用戶的需求；3）用戶部分，該部分主要由一系列終端用戶接收機所組成，主要用來對全球導航衛星系統所發射的無線電信號進行接收，以此來獲得相應的定位和觀測數據，在此過程中用戶還可以按照個性化需求對其進行定制使用[1]。

三、全球導航衛星系統在民用航空中的應用方式

將全球導航衛星系統應用在民航空系統中可以確保其變得更加安全、便捷、高效，同時還將有效提升航空系統的經濟收益性。從實際應用來看其主要被應用在民眾航空中的以下領域：

1、在機場建設中的應用

隨著世界全球化程度的日益加深，我國的民用航空領域也被賦予了新的任務。特別是在機場建設中，由于我國目前很多機場地方狹小、設施老舊，為了適應全球化趨勢急需進行擴充改造。但由于航空系統對精準度要求很高，若出現偏差很容易導致航空系統在運行時出現錯誤，甚至可能會釀成起降事故。只有充分引入全球衛星導航系統才能保證建設誤差被控制在最小并使其建設安全得到保證。具體應用方式如下：

1）在機場建設的過程中利用多臺全球衛星導航系統能夠建立起一套具備高精度和高完整性的測量網，其將起到良好的精確定位效果。以某地機場建設為例：其在建設過程中，建設人員找來了10臺全球衛星導航系統接收機對建設現場進行施工測量，測試過程利用了靜態觀測與軟件后處理辦法將項目施工所埋設的各個坐標點精確地測量出來，測量精度可以控制在2-3厘米之間，從而順利的達到了建設要求；2）在全球導航衛星系統的控制下，機場在航站樓和跑道的建設中也將獲得精確的基礎性測量控制效果，在此基礎上，建設項目的空降定位目標將得到有效統一與規范，這將為建設施工的規劃、施工基礎設施建設及施工中能夠達到對1：500比例的地勢測算工作提供了保障，在此情況，機場建設施工及其未來長遠發展都將因此而收益。

2、在機場停機定位中的應用

在目前各機場客流量越來越大的情況下，如何做好各機場的停機定位工作是保障機場安全、正常、有序運行所必不可少的因素。若停機定位出現問題，事故風險也將成倍增加。因此，為了做好民用航空系統的機場停機定位工作，全球衛星定位系統應當在其中得到充分利用，只有這樣其定位精準性才能得到保障。具體利用方式如下：1）民用航空機場中存在著許多可能被用到的停機地點，一些大一點的機場停機地點往往都在100個以上。因此，為了做好停機定位工作有必要使用多臺全球衛星導航系統來組成綜合測量網以提升自身的測量精確度。以某地機場停機定位確定工作為例：為了做好定位工作，該機場找來了一整套的由當地全球衛星導航系統所提供的網絡控制測量設備，利用該設備測量人員精準的將個控制點的座標測定出來。測量時系統的衛星高度截止角在15度以上，同期測量衛星有效觀測數在4顆以上，測量時段長度在60秒以上，在經過4次以上在每2-5秒/次的數據采樣間隔后，各停機定位點被精確地測算了出來，誤差不超過2毫米；2）在各停機定位點被測算出來的情況下，機場整體的航站樓建設及后期生產運營等相關坐標能夠被準確的定位出來，這樣民用航空系統的航班?？揩@得了技術支撐，其安全性和穩定性也因此而得到了充足保障[2]。

3、在飛機導航中的應用

眾所周知，民用航空飛機普遍存在飛行時間長和位置高的特征，為了與地面控制塔臺保持聯系以使飛機在飛行過程中不發生錯誤，準確的導航是必不可少的，而正因為全球衛星導航系統能夠實施最準確的定位，因此目前其已經被廣泛被民用航空領域所應用在飛機導航之中，其應用方式如下：

1）民用航空導航包括精密起飛、精密著陸和精密飛行等幾部分，在導航的過程中，全球衛星導航系統能夠提供持續的高性能作業，特別是其能夠在精度、持續性、完整性和實用性等方面來為飛機的飛行安全提供最大程度上的保障。不僅如此，全球衛星導航技術能夠依托其技術優勢覆蓋到地形條件復雜地區，這主要利用了其所具備的空中管理技術運用了全新的導航、監控和協調控制運行方式來實現的。其不但能夠充分保障航空安全，還可以大大降低因地形復雜需要耗費的地面飛行系統建設的成本，從而有效保障航空公司的經濟效益；2）在實施導航的過程中，全球導航衛星系統需要盡力保障其性能得到全面發揮，只有這樣才會確保航空系統的安全風險被降到最低。未來全球衛星導航系統還將在飛機導航中得到進一步的完善，例如：未來隨著人造衛星數量的不斷增加，全球衛星導航技術也將在多衛星導航系統的控制下變得越來越完善，多衛星導航將實現對全球每個角落的全面覆蓋，這樣將能夠確保飛機無論飛行到世界任何一個地方都將被追蹤到，以后類似于“馬航失聯事件”數量將降低為0，飛機的飛行安全將在最大程度上得到保障。

四、總結

綜上所述，本文集中對全球導航衛星系統在民用航空中的應用情況進行了研究，通過研究發現，在民用航空中利用全球導航衛星系統能夠取得充分保障飛機場的施工及長遠發展、使民用航空系統的航班?？揩@得了技術支撐并使飛機飛行安全在最大程度上得到保障的良好效果。希望本文的研究可以幫助更多人更好地了解全球導航衛星系統在民用航空中的應用情況，為我國民用航空事業取得更廣闊的發展前景做出貢獻。

【參考文獻】

[1]李志成，楊敏.全球衛星導航系統在民航建設領域的應用與實踐[J].建筑技術開發，2016，43（09）：6-7.

[2]王韜.全球衛星導航系統（GNSS）在民航中的應用[J].科技創新與生產力，2010（12）：82-83+86.