国内飞机导航系统的现状与发展趋势

杜浪浪,林颉铭

陕西凌云电器集团有限公司，陕西  宝鸡 721006

摘要：本文主要分析了我国飞机导航系统的发展现状，而后再从智能化、自动化以及综合化三个方面阐述了我国飞机导航系统的发展趋势，以期能够为促进我国民航事业的健康、稳定、可持续发展提供参考。

关键词：国内；飞机导航系统；现状；发展趋势

1 引言

飞机导航系统是民航安全运行的重要保障，它为飞机提供飞行航路、机场、航线和空中交通管理信息，为飞机提供精确的位置和速度信息，为飞机飞行提供实时的高度和速度信息，是民航安全运行的重要组成部分。目前我国航空事业发展迅猛，航空运输在国民经济中发挥着越来越重要的作用。为了保证空中飞行安全，使民航飞机更好地为人民服务，就需要对我国航空事业进行管理和监控。要保证航空安全，必须掌握飞机的实时位置和速度信息，而要掌握这些信息，就必须要有一个先进的飞机导航系统。近年来，随着航空事业的迅速发展，中国民用航空的飞行架次和飞行小时数逐年递增，对飞机导航系统提出了更高的要求。

2 国内飞机导航系统的现状

20世纪四五十年代，伏尔（VOR）作为一种专门用于民用的 VHF定位系统，其探测范围可达400 km，由于其使用频率及工作模式的规范化，使得车载无线电装置的设计得到了极大的简化，至今仍在使用。

此外，在1950年代，塔康（TACAN）也问世了，其既能实现方位测量，又能实现距离测量。因为所有的无线电导航都要依赖于地面，而飞行器又需要与地面上的仪器“互动”，因此，当无线电导航发展到一定程度后，科学家们也开发出了一种不依赖于任何仪器的导航方式，那就是惯性导航。

在此基础上，提出了一种基于惯性约束条件下的控制算法，该算法完全依赖于飞行器本身的设备，不依赖于外部环境，并且不会受到任何无线电信号的影响，具有其独到之处，但其缺陷也十分明显，就是惯导的累计误差会不断增大。因此，现在的飞行器，很多时候都会用其他的方式来校正惯性导航。

科技的发展一日千里，现在的航空业已经越来越依靠“天上的灯塔”，也就是GPS导航，等于是将原来在地上的导航仪“搬到了”天空中。卫星具有很高的定位和很大的覆盖面，能够很容易地在地球上进行导航，这一点没有其他导航系统能比得上。中国也在90年代建立了自己的“北斗”系统。“北斗三号”已建成并投入使用。

从80年代开始，世界上许多国家逐渐采用 GNSS作为航空器的导航源。其基本原理为：飞机上的接收机接收到卫星发出的无线电信号，从而得到飞机与卫星的距离，因为卫星与地面基站的位置是已知的，则由一组方程得到飞机的位置。

由于受钟差影响，理论上需用4个卫星进行计算。但事实上，有超过4个卫星可以同时收到信号，因此我们可以从中选出4个信号最好的，这样就可以得到更精确的结果。当前现役飞行器大多具备卫星导航功能，不仅定位精度高，而且具备全天候、全覆盖、无源测距等优点。

另外，一种基于图像匹配技术的导航系统也在研究中，其基本原则是，地表的地貌，如山川，平原，森林，山谷，河流，以及典型的建筑物，通常在短时间内，不会因时间或天气的改变而改变，因此，可以把它们制成数字图，并预先储存在飞机上的电脑里。当一架飞机从上空飞过时，就会用探测仪对这一片区域进行勘测，然后与电子地图进行对比，就能确定这架飞机的具体位置。具体而言，此导航系统可分为两类，一类是地形匹配导航，另一类是景象匹配导航，当前，此导航系统多用于军用飞机低空突防或导弹制导，而在民机上则很少使用。

3 国内飞机导航系统的发展趋势

3.1 日益智能化

随着新一代通信导航系统（如GPS、北斗、GLONASS、QZSS等）的不断完善和成熟，在飞机导航系统中引入智能化的概念已是大势所趋。智能化是指通过信息处理和智能决策，使飞机导航系统具有决策智能化、功能自适应、操作自决策等特点。未来的飞机导航系统将通过人工智能技术实现对飞机飞行状态的实时监控和自主决策，使飞机在飞行中能够根据当前飞行状态以及所处的地理位置环境来自行选择最优的航路、航线和飞行方案，并自动地进行调整以达到最优化的飞行。同时飞机导航系统也将利用人工智能技术对飞机的飞行状态进行实时监控，并在此基础上制定最优的航线、航路和飞行方案，自动地进行调整以达到最优化的飞行，从而为飞机导航系统提供更加准确、可靠的数据支持。

3.2 日益自动化

在飞行训练中，飞机的飞行控制由飞行员操作，通过对飞行程序、飞行参数的实时监控和调整，来完成对飞机的操纵控制。在飞机的飞行过程中，为了保证飞行安全，必须有足够的、可靠的、准确的导航信息，才能使飞机按预定程序完成既定任务。同时，驾驶员还必须不断地根据各种气象条件及跑道状况，做出合理、有效地驾驶操纵决策。近年来，随着计算机技术、通信技术和网络技术的发展和应用，为解决飞行员的“盲操”问题提供了良好的条件。以 ATIS系统为例，它具有自动飞行航迹规划、自动航线计算、自动导航定位、自动识别飞机等功能。同时，随着计算机技术、网络技术、无线通信技术和电子技术的不断发展，人们逐渐认识到：随着系统规模的扩大和复杂性的增加，要实现真正的自动化，还必须在系统结构、硬件接口、软件设计等方面进行不断地改进和创新。

3.3 日益综合化

随着航空技术的发展，导航系统的功能也日益综合化，为飞机导航提供了更多的选择。在民用飞机上，为适应地面导航设备和空中导航设备的综合应用，地面导航设备和空中导航设备需要进一步综合化；在军用飞机上，综合应用地面、空中和空中信息将是其发展方向。其主要原因有以下几点：

（1）飞机在设计和运行过程中，往往需要同时使用多套导航设备和气象信息。随着飞机的飞行速度不断提高、航向机动范围不断扩大、飞行高度不断升高、飞行距离不断增加，这些都要求飞机上的导航设备不仅能够提供高精度的位置、速度、航向、高度信息，还能够提供准确可靠的时间信息。

（2）传统的导航设备和气象信息分别独立工作，功能单一，需要在系统上安装各种接口、协议和软件才能实现应用，增加了飞机的系统复杂性。

（3）传统的导航设备和气象信息都是由地面或地面站处理，一旦出现故障就会造成安全事故，并且很难检测到故障信号。

4 结束语

总而言之，我国的飞机导航系统在智能化、自动化以及综合化方面还有很大的发展空间，随着现代科学技术的不断进步，飞机导航系统的技术也将会有更大的发展，同时其也是保障飞机安全、稳定运行的重要工具。而从整体角度来看，我国在飞机导航系统方面还需要加强自主研发能力，完善其发展体系，从而使我国的飞机导航系统更好地适应现代社会的发展。

参考文献

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