探析民航導(dǎo)航技術(shù)及其發(fā)展問題研究

摘 要：在民用航空運輸系統(tǒng)中，導(dǎo)航技術(shù)是不可缺少的一環(huán)，不僅會對民航技術(shù)的發(fā)展及安全產(chǎn)生重大影響，還可以有效地體現(xiàn)民航各體系發(fā)展現(xiàn)狀。本文首先介紹了支持航路的導(dǎo)航技術(shù)和終端區(qū)進近引導(dǎo)技術(shù)，隨后在此基礎(chǔ)上提出民航導(dǎo)航技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：民航；導(dǎo)航技術(shù)；發(fā)展趨勢

隨著航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)因其服務(wù)的可靠性及連續(xù)性，也得到長足發(fā)展。特別是在航空技術(shù)飛機速度快，停留時間短、飛機空間小載荷少等條件的制約下，導(dǎo)航技術(shù)及其設(shè)備更是得到了大幅度進步。目前導(dǎo)航技術(shù)在航空系統(tǒng)中主要負責(zé)引導(dǎo)飛機航空路線，進而保證飛機準點到達。

導(dǎo)航技術(shù)的飛速發(fā)展離不開無線電導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用及信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已可以實現(xiàn)根據(jù)電磁波的傳遞對飛機進行導(dǎo)航，有效降低了其他自然條件因素對導(dǎo)航精確度的影響。其次衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)及衍生系統(tǒng)的出現(xiàn)，可以進一步提高定位精度，為飛機飛行速度及路線選擇提供了有力的支持。

1 民航導(dǎo)航技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 支持航路的導(dǎo)航技術(shù)

1.1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

上世紀20年代末，航空導(dǎo)航技術(shù)主要為陸基無線電導(dǎo)航，但其具有較強的依賴性，不利于航空技術(shù)發(fā)展；上世紀60年代，基于軍事化需求，能夠自主導(dǎo)航的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）出現(xiàn)并開始應(yīng)用于航空領(lǐng)域；上世紀70年代后，受計算機及寬體飛機發(fā)展的影響，INS也得到了進一步發(fā)展，并逐漸成為民航飛機領(lǐng)域應(yīng)用的基本導(dǎo)航系統(tǒng)。

1.1.2 陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)

陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的機載導(dǎo)航設(shè)備相對簡單，其主體設(shè)備主要在地面導(dǎo)航臺中，因此具有較高的性價比并且很快得到了大范圍使用。

NBD、VOR和DME是目前民航空中交通管理的主要地面設(shè)備類型，其中VOR定位精度相對較低，不適用于高精度要求區(qū)域；NDB已不被建議使用；DME是目前區(qū)域地方采用的設(shè)備。

1.1.3 星基導(dǎo)航系統(tǒng)

作為最早開始應(yīng)用并持續(xù)穩(wěn)定服務(wù)的星基導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS還處于不斷的創(chuàng)新發(fā)展之中。新型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)以及已有系統(tǒng)的改進大多都參照GPS進行，并且力求兼容。GPS是現(xiàn)代星際導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)，已被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟和軍事領(lǐng)域，為人們提供時間、速度和位置信息。針對GNSS在應(yīng)用時完好性檢測方面出現(xiàn)的問題，民航將問題解決方法著眼于GPS及其相關(guān)技術(shù)的增強，其他國家也針對這一問題進行了大量研究，例如美國開展了機載增強系統(tǒng)（ABAS）的研究，日本開展了廣域增強技術(shù)的研究等。

1.2 終端區(qū)進近引導(dǎo)技術(shù)分析

1.2.1 大規(guī)模應(yīng)用中的ILS系統(tǒng)

ILS系統(tǒng)目前已廣泛應(yīng)用于民航，主要用于向即將著陸的飛機提供距離、下滑道和航向道等著陸信息。據(jù)ILS系統(tǒng)設(shè)備功能可將其分為三類：I類設(shè)備可向下滑道和導(dǎo)航道高于60米時的范圍提供信息；II類設(shè)備可將飛機引導(dǎo)至高度30米；III類設(shè)備可將飛機引導(dǎo)至跑道。受設(shè)備性能、場地不平整以及周邊電磁干擾等因素的影響，目前我國ILS系統(tǒng)裝備大多數(shù)僅符合I類裝備的標準，僅有少數(shù)符合II類設(shè)備標準。

ILS系統(tǒng)早期發(fā)展過程中，通常使用指點信標進行測距，以向飛機提供距離信息，目前已基本被DME測距方式取代。

1.2.2 重要的輔助設(shè)施助航燈光系統(tǒng)

ILS系統(tǒng)未得到應(yīng)用前，助航燈主要負責(zé)引導(dǎo)飛機安全起降；ILS等系統(tǒng)在航空中得到應(yīng)用后，助航燈則起到輔助引導(dǎo)或備份的作用。當(dāng)然，在這一過程中助航燈也逐漸發(fā)展，實現(xiàn)了地面引導(dǎo)功能及引導(dǎo)控制的有效結(jié)合，其工作時間及可靠性均得到有效提升，同時可針對飛機特性實施個性化引導(dǎo)，極大地保障飛機在滑行過程中的安全，提升飛機運行效率及機場整體效率。

1.2.3 發(fā)展中的局域衛(wèi)星增強系統(tǒng)

LAAS由機載設(shè)備和地面設(shè)備兩部分構(gòu)成，屬于GBAS。1994年之前，F(xiàn)AA致力于發(fā)展這一系統(tǒng)，以將GPS應(yīng)用于飛機著陸過程。在LAAS系統(tǒng)中，地面設(shè)備具有高質(zhì)量的GPS基準接收機，用于對機載GPS設(shè)備的精確度進行調(diào)整，保證其連續(xù)可用性及安全可靠性，進而滿足不同標準的精密進近和著陸的要求。

從理論上看，LAAS的地面設(shè)備覆蓋范圍廣，能夠同時作用于某一機場及距離相近的幾個機場，且對進近路線無特殊要求；MLS和ILS系統(tǒng)則要求每條跑道兩端均設(shè)置相應(yīng)設(shè)備，經(jīng)濟型較差，因此LAAS被廣泛應(yīng)用于發(fā)達國家。其次，由于LAAS地面覆蓋范圍廣泛，在合理布局的基礎(chǔ)上，還可將其應(yīng)用于本土航路。

2 民用航空導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展趨勢

下面分別從航路導(dǎo)航、終端區(qū)導(dǎo)航、進近和著陸導(dǎo)航等幾個方面對我國民航導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展過程進行介紹。

2.1 航路導(dǎo)航

航路導(dǎo)航可從以下幾方面進行改進：首先，基于設(shè)備和臺站運行現(xiàn)狀，在保證路基導(dǎo)航系統(tǒng)功能完善的基礎(chǔ)上，對應(yīng)用年限大于15年的設(shè)備進行更新；其次，對主體和支線航線導(dǎo)航以及系統(tǒng)臺站布局進行優(yōu)化，同時基于RNAV運行要求提升系統(tǒng)的完整性及其備份能力，保障核心機場及其航路網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。最后，基于對DME的綜合考慮，將其應(yīng)用于區(qū)域?qū)Ш竭\行及飛行程序設(shè)計過程，形成全國范圍性的DME網(wǎng)絡(luò)。同時向具有特殊需求的區(qū)域推廣相關(guān)導(dǎo)航技術(shù)。

2.2 終端區(qū)導(dǎo)航

終端區(qū)導(dǎo)航可從以下幾方面進行改進：首先，基于空域優(yōu)化、進離場分離和改擴建機場的要求對固有導(dǎo)航設(shè)施進行優(yōu)化，同時保證地面設(shè)施符合需求；其次，對地面導(dǎo)航設(shè)備進行優(yōu)化并將其推廣應(yīng)用至所有機場；最后，通過對大型城市機場區(qū)域的導(dǎo)航進離場程序使用情況進行調(diào)查總結(jié)，進一步推進相應(yīng)導(dǎo)航設(shè)施的建設(shè)，以向RNAV-1程序的應(yīng)用提供有效的路基導(dǎo)航信號。

2.3 進近和著陸導(dǎo)航

進近和著陸導(dǎo)航可從以下兩個方面進行改進：首先在改進現(xiàn)有著陸設(shè)施的基礎(chǔ)上，建造進近能力多樣化的導(dǎo)航設(shè)施，同時需考慮不具備RNP能力的航空器的需求；其次，為提升導(dǎo)航的可靠性，可在某些發(fā)展速度較快的機場增加著陸設(shè)施的建設(shè)，還可利用DME替代機場下滑臺的指標點。

3 結(jié)語

國家“十二五”規(guī)劃指出，要培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，包括航空裝備、衛(wèi)星導(dǎo)航及導(dǎo)航應(yīng)用在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)，要實現(xiàn)跨越式發(fā)展。隨著國產(chǎn)大飛機的立項和在研發(fā)中不斷取得的突破進展、低空域逐步開放和通用航空產(chǎn)業(yè)的興起，國內(nèi)民用航空導(dǎo)航技術(shù)在政策和市場上都遇到了一個巨大的發(fā)展契機。認清目前民航導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀，了解主流發(fā)展趨勢，抓住發(fā)展契機，加快民用航空導(dǎo)航體系建設(shè)和完，善是實現(xiàn)我國從民航大國向民航強國的重要途徑。

參考文獻

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作者簡介

熊志高（1992-），男，江西南昌人，中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局江西分局，本科，助理工程師，研究方向：通信工程。