中国北斗卫星导航系统在航空中的应用
北斗卫星导航系统能实现连续高精度定位与导航,在航空方面有着杰出的应用潜力。北斗卫星导航系统在我国民用航空中的潜在应用分为商用航空、通用航空,机场场面监视和管理及特殊应用等。
1.商用航空
北斗卫星导航系统在商用航空中的应用包括航路导航、终端区导航、非精密进近导航、精密进近导航、航路监视等。
目前我国民航正在推广的基于性能的导航(Performance Based Navigation,pBN),广播式自动相关监视(ADS-B)、卫星着陆系统(GLS)等航行新技术,都离不开基于北斗卫星导航系统的应用。
其中,PBN(如图2-11所示)是在相应导航基础设施条件下,航空器在制定的空域内或沿航路、仪表飞行程序飞行时,对系统精确性、完好性、可用性、连续性及功能等方面的性能要求。PBN的独特优势主要包括以下几个方面:一是使得航空器不依赖于地基导航设备,这样能节省在地面建设导航台的费用和对导航台的维护费用;二是飞行航迹非常精准,能大大保障航行的安全性;三是可以增加空域容量,缩小航空器之间的间隔,大大提升机场运行的效率,减少航班延迟;四是增强机场着陆的灵活性和盲降能力,缩短航空器进入机场的时间,这不仅节省了航空器的燃油油耗,而且还非常环保五是降低很多机场飞行的运行标准,使得机场不用考虑天气及恶劣环境等因素,基本上全年都可执行飞行任务及计划,大大提高了航空器的运行效率。
2.通用航空
通用航空包括从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行,以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等方面的飞行活动。由于机载卫星导航设备简单、价格低廉,所以利用卫星导航及其增强系统可以为通用航空飞机在起飞、航行、进近/着陆等阶段提供导航监视等服务。
进近着陆(8分钟)和起飞阶段(3分钟)是航空飞行器最容易发生重大事故的阶段,民航人将其视为"危险的11分钟”。通过卫星导航系统获得的进近着陆的信息不仅包括飞机的正确航径(水平航径和垂直航径),还包括飞机具有持续保航径的能力,如正确的速度、形态等。主观没有理由的飞出进场和进近阶段指定的水平保护区或穿越垂直保护面是出现可控撞地的主要原因。因此,在进近着陆阶段,管制员都会给出进场代码和进近方式以确保航空的一切航径准确。
3.机场场面监视和管理
机场场面监视和管理包括监视和跟踪管理机场上的车辆(机场大巴、出租车、紧急情况车辆、燃料配送车辆)和飞机,最大效率地利用机场,保证飞行安全和效率。以SBAS和GBAS为参考,运用ADSB和机舱显示系统(结合场面地图),飞行员可以在低能见度下完成在机场滑行的自主引导,以支持机场场面调度管理。
4.特殊应用
北斗卫星导航系统还应用在民航飞行校验和测试中。在新机型、新机载设备的设计、定型、测试和飞行试验中,基于DGPS(差分全球定位系统)的飞行状态参数测量系统可作为基准或可比较的辅助设备,能使飞行试验、数据处理和飞行测试变得简单。