民航导航技术发展及北斗应用分析

                                                                                 民航导航技术发展

    自从1905年，莱特兄弟发明飞机之后，飞机导航就是一个必须要解决问题。在无线电技术发明和应用之前，飞机的导航全凭借导航员目测，非常的不安全。在1930S，无方向信标NDB技术的出现标志着无线电导航的开始。在1940s，随着VOR/ DME技术的推出，首次实现了可以测距和测角定位，就可以对民航的飞行进行准确的位置测量。在1960s年代，ILS精密仪表着陆系统（盲降）在全国得到广泛应用，在1990s，GPS作为全球第一个导航卫星系统，完成组网并提供服务。2000s，利用GPS、惯导等成为民航的标配。在2010s前后，国际民航组织推出了PBN导航，分为区域导航RNAV和所需性能导航RNP。技术类型大概分为以下几种：

 

NDB、VOR/DME 无线电导航技术

• NDB无方向信标
• VOR/DME导航

惯导与多普勒导航技术

• INS（Inertial Navigation System）惯导系统
• 多普勒系统
• 精密仪器着落系统
• ILS（Instrument Landing System）仪表着陆系统

GPS导航

• GPS（Global Positioning System）
• 广域增强系统WAAS（星基增强系统）
• 局域地基增强系统LAAS

基于性能的导航PBN

• 区域导航RNAV
• 所需导航性能RNP

---

                                                                                 GNSS在民航中的应用

GNSS导航在民航中的应用从标准化、技术系统和应用情况这三个维度出发。标准化包括国际民航组织ICAO、国家/地区民航管理部门、工业界行业标准。技术系统包括SBAS（星基增强）/GBAS（地基增强）/ABAS（机载增强）。应用包括航路导航、终端区导航、进近导航。

 

GNSS民航标准化进程

• GPS与Glonass系统-在上世纪90年代完成标准化工作，这两项系统内容已纳入民航国际标准。
• Galileo-2002年启动国际民航组织框架，等待系统建成并具备服务能力后正式确认。
• 北斗系统-2010年开始启动民航标准化工作，争取2020年进入ICAO标准和建议措施SARPs。

增强系统在民航的应用

• GBAS-定位精度高、抗干扰能力强；一套地面设备可服务多条跑道；最大程度降低天气影响；提高机场容量和运行效率等。
• SBAS-服务覆盖范围广；双频多系统可服务全球领域；与GBAS组合是PBN的未来主要导航实现方式。

 

如上图所示，飞机在飞行的各个阶段，SBAS与GBAS可提供不同精度与完好性要求的导航服务。在航路、终端区SBAS系统已成为重要的导航手段，服务于全球各地多个机场，支持SBAS的机场数量仍然在逐年递增。在精密进近阶段，当前还是以ILS为主，以GBAS为主的GLS成为发展趋势。

---

 

                                                                                 中国民航现状与北斗应用

 

     

中国民航PBN实施

• 2006年中国民航为PBN运行制定了一系列规章，推进PBN实施进程。GPS作为PBN主要的导航源，在我国已广泛应用于航路、终端区的PBN运行。

BDS在民用航空导航中的应用

北斗系统当前在民航中的应用主要集中在系统性能评估、终端试飞验证、完好性监测和GBAS应用验证等。

• SBAS：北斗星基增强系统（BDSBAS）正在建设，预计2020年6月向中国和周边地区提供服务
• GBAS：中电科20所研制的GBAS CAT-I合格审定和飞行验证工作正在开展
• 机载终端：2019年12月24日，民航华北管理局正式向申请人颁发了波音737-800客机北斗定位追踪系统加装的补充型号合格证（STC），这是北斗定位追踪设备首次进入全球适航审定领域

 2019年11月26日，中国民航局印发《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》，目标是到2035年底前构建以北斗系统为核心的，与GPS等其他星座兼容互操作的双频多星座GNSS技术应用体系，逐步实现北斗系统民航行业应用“全覆盖、可替代”，为运输、通用航空及无人驾驶航空器飞行提供精确完好、安全可靠的导航服务，为空中交通提供全空域监视服务，全面提升民航安全水平、空域容量、运行效率和服务能力，为新时代民航强国发展提供强大技术支撑；进一步推动北斗全球民航应用。

 

---

 

                                                                                 千寻位置在民航应用中的机遇和挑战

千寻全球有2800+基站、优秀的完好性研究人才团队、高精度的电离层建模技术以支持民航行业应用。

GNSS监测评估系统

• 千寻国内外2500+监测站可以进行GNSS监测评估，与民航局的规划结合，重点对BDSBAS的精度、完好性、连续性、可用性进行评估。开展民航应用的一些政府项目，比如兼容北斗的双频多系统GBAS应用示范项目。

机载终端研制

• 立足国家安全，兼容北斗的自主机载终端研制是我国民航的发展方向

 

作者介绍：

       吴晓莉，中科院上海天文台博士后，有23年军龄的高级工程师，在北斗系统建设一线单位工作十年，作为负责人和主要完成人承担了北斗二号信息处理系统、军内科研、863、国家自然科学基金等多项科研与工程工作，获得部委级一、二、三等奖共4项，6项国防专利授权，国内外期刊会议公开发布论文20余篇。

 

想看完整版的视频讲座和PPT吗？欢迎下载钉钉扫码加入北斗智造者群，获取一手北斗行业资讯～