全球导航卫星系统在民用航空中的应用研究

　　【摘要】在卫星技术和信息技术高速发展的推动之下，全球导航卫星系统已经在民用航空领域得到了广泛应用，基于此，为了让更多的人能够了解全球导航卫星系统在我国民用航空中的具体应用情况，本文从全球导航卫星系统在民用航空中的应用特点出发，对其在机场建设、机场停机定位和飞机导航中的具体应用方式作出了研究，并通过举例的方式进行了相应的阐释和说明。
　　【关键词】全球导航；卫星系统；民用航空
　　一、引言
　　民用航空有着很高的技术性和安全性要求。目前我国每架民用航空飞机上都已经安装了全球卫星导航系统，其可以有效保证民用航空达到精确、完整、持续和实用。在此基础上，全球导航卫星系统基本实现了对全球的覆盖，飞机可以在遵循相关守则的情况下直接从一个地方飞至目标地区。因此，全球导航卫星系统所具备的高精度定位能力已经使其成为民用航空系统中所不可缺少的一部分。
　　二、全球导航卫星系统在民用航空中的应用特点
　　目前，以美国的全球定位系统（GPS）为首，中国的北斗卫星导航系统（BDS）、俄罗斯的格洛纳斯导航系统（GLONASS）、欧盟伽利略卫星导航系统（Galileo）等众多全球导航卫星系统已经在各国全面开花。尽管这些系统的开发国家不同但都存在着以下相似特点：
　　1）全球设施，其是全球导航卫星系统的核心构件，主要由空间段、空间信号与地面相关控制系统所和组成。其中空间段包括来自一个或多个轨道运行中的定位卫星所组成，其主要用来供应导航信号，其所发射出的为空间信号。而地面相关控制系统则主要由一系列地面卫星监测站、控制站和信息站所组成，主要用来对卫星信号进行接受并对其运行轨道进行控制；2）区域设施，指的是针对特殊系统要求服务的设施，其能够通过特定地面组合通信的方式来满足个体用户的需求；3）用户部分，该部分主要由一系列终端用户接收机所组成，主要用来对全球导航卫星系统所发射的无线电信号进行接收，以此来获得相应的定位和观测数据，在此过程中用户还可以按照个性化需求对其进行定制使用〔1〕。
　　三、全球导航卫星系统在民用航空中的应用方式
　　将全球导航卫星系统应用在民航空系统中可以确保其变得更加安全、便捷、高效，同时还将有效提升航空系统的经济收益性。从实际应用来看其主要被应用在民众航空中的以下领域：
　　1、在机场建设中的应用
　　随着世界全球化程度的日益加深，我国的民用航空领域也被赋予了新的任务。特别是在机场建设中，由于我国目前很多机场地方狭小、设施老旧，为了适应全球化趋势急需进行扩充改造。但由于航空系统对精准度要求很高，若出现偏差很容易导致航空系统在运行时出现错误，甚至可能会酿成起降事故。只有充分引入全球卫星导航系统才能保证建设误差被控制在最小并使其建设安全得到保证。具体应用方式如下：
　　1）在机场建设的过程中利用多台全球卫星导航系统能够建立起一套具备高精度和高完整性的测量网，其将起到良好的精确定位效果。以某地机场建设为例：其在建设过程中，建设人员找来了10台全球卫星导航系统接收机对建设现场进行施工测量，测试过程利用了静态观测与软件后处理办法将项目施工所埋设的各个坐标点精确地测量出来，测量精度可以控制在23厘米之间，从而顺利的达到了建设要求；2）在全球导航卫星系统的控制下，机场在航站楼和跑道的建设中也将获得精确的基础性测量控制效果，在此基础上，建设项目的空降定位目标将得到有效统一与规范，这将为建设施工的规划、施工基础设施建设及施工中能够达到对1：500比例的地势测算工作提供了保障，在此情况，机场建设施工及其未来长远发展都将因此而收益。
　　2、在机场停机定位中的应用
　　在目前各机场客流量越来越大的情况下，如何做好各机场的停机定位工作是保障机场安全、正常、有序运行所必不可少的因素。若停机定位出现问题，事故风险也将成倍增加。因此，为了做好民用航空系统的机场停机定位工作，全球卫星定位系统应当在其中得到充分利用，只有这样其定位精准性才能得到保障。具体利用方式如下：1）民用航空机场中存在着许多可能被用到的停机地点，一些大一点的机场停机地点往往都在100个以上。因此，为了做好停机定位工作有必要使用多台全球卫星导航系统来组成综合测量网以提升自身的测量精确度。以某地机场停机定位确定工作为例：为了做好定位工作，该机场找来了一整套的由当地全球卫星导航系统所提供的网络控制测量设备，利用该设备测量人员精准的将个控制点的座标测定出来。测量时系统的卫星高度截止角在15度以上，同期测量卫星有效观测数在4颗以上，测量时段长度在60秒以上，在经过4次以上在每25秒次的数据采样间隔后，各停机定位点被精确地测算了出来，误差不超过2毫米；2）在各停机定位点被测算出来的情况下，机场整体的航站楼建设及后期生产运营等相关坐标能够被准确的定位出来，这样民用航空系统的航班停靠获得了技术支撑，其安全性和稳定性也因此而得到了充足保障〔2〕。
　　3、在飞机导航中的应用
　　众所周知，民用航空飞机普遍存在飞行时间长和位置高的特征，为了与地面控制塔台保持联系以使飞机在飞行过程中不发生错误，准确的导航是必不可少的，而正因为全球卫星导航系统能够实施最准确的定位，因此目前其已经被广泛被民用航空领域所应用在飞机导航之中，其应用方式如下：
　　1）民用航空导航包括精密起飞、精密着陆和精密飞行等几部分，在导航的过程中，全球卫星导航系统能够提供持续的高性能作业，特别是其能够在精度、持续性、完整性和实用性等方面来为飞机的飞行安全提供最大程度上的保障。不仅如此，全球卫星导航技术能够依托其技术优势覆盖到地形条件复杂地区，这主要利用了其所具备的空中管理技术运用了全新的导航、监控和协调控制运行方式来实现的。其不但能够充分保障航空安全，還可以大大降低因地形复杂需要耗费的地面飞行系统建设的成本，从而有效保障航空公司的经济效益；2）在实施导航的过程中，全球导航卫星系统需要尽力保障其性能得到全面发挥，只有这样才会确保航空系统的安全风险被降到最低。未来全球卫星导航系统还将在飞机导航中得到进一步的完善，例如：未来随着人造卫星数量的不断增加，全球卫星导航技术也将在多卫星导航系统的控制下变得越来越完善，多卫星导航将实现对全球每个角落的全面覆盖，这样将能够确保飞机无论飞行到世界任何一个地方都将被追踪到，以后类似于马航失联事件数量将降低为0，飞机的飞行安全将在最大程度上得到保障。
　　四、总结
　　综上所述，本文集中对全球导航卫星系统在民用航空中的应用情况进行了研究，通过研究发现，在民用航空中利用全球导航卫星系统能够取得充分保障飞机场的施工及长远发展、使民用航空系统的航班停靠获得了技术支撑并使飞机飞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帮助更多人更好地了解全球导航卫星系统在民用航空中的应用情况，为我国民用航空事业取得更广阔的发展前景做出贡献。
　　【参考文献】
　　〔1〕李志成，杨敏。全球卫星导航系统在民航建设领域的应用与实践〔J〕。建筑技术开发，2016，43（09）：67。
　　〔2〕王韬。全球卫星导航系统（GNSS）在民航中的应用〔J〕。科技创新与生产力，2010（12）：828386。