国产无人导航校验机亮相北京科技周，机场导航有了“自主裁判”
在刚刚结束的2022年北京科技周上，一架“无人导航校验机”格外引人注目。记者带您近距离了解国产无人导航校验机背后的秘密。
2022年北京科技周现场，来自北京云恒科技研究院有限公司（以下简称“云恒研究院”）展台的“无人导航校验机”吸引了不少公众的目光。记者了解到，该无人导航校验机搭载了由云恒研究院和北京市科学技术研究院联合研制的首套自主可控全国产化导航校验系统，这也是我国在航空导航领域国产化替代的又一重大突破。
▲云恒研究院的“无人导航校验机”亮相2022年北京科技周（供图/云恒研究院）
导航校验：自主可控安全可靠必要且重要
众所周知，飞机是当下自动化程度最高的交通工具之一。飞机在起飞和降落过程中，需要通过雷达、通信、导航等无线电设备的信号指引，才能完成进场、进近等阶段的自动驾驶。
如果这些信号出现偏差，则可能导致灾难性的后果。为确保上述通信导航设备的正常工作，必须对其进行空中实时检测和校准，由此引出了导航校验和导航校验系统的概念。
导航校验概念早在上世纪30年代就已成形，最初被称为航路巡查，主要任务是在空中检查目视航(灯)标的标高和亮度。随着导航设施和机载设备不断发展，导航校验覆盖对象不断丰富，程序和标准也日趋完善。
“现在我们在生活中出行、开车都离不开导航，导航地理信息不是一成不变的，它需要动态更新和检测校准，在天空中也是这样的道理，导航校验就相当于给相关导航设施进行体检。”参与导航校验系统研发的北京市计算中心主任刘彤，给导航校验做了一个通俗的比喻。但一个尴尬的现实是：这套系统长期被欧美发达国家垄断，像美国的Airfield、德国Aerodata都在行业中占有绝对优势地位。
导航校验系统能不能做到全国产化？能不能建立起国产导航校验产业链？2017年，在北京市科委、北京首都科技发展集团和北科院、北京市计算中心等单位的大力支持下，云恒研究院以高水平科技自立自强为己任，向这个领域发起了挑战。
云恒研究院是一家国资参股的混合所有制企业，是国家级专精特新“小巨人”企业，国家和中关村双高新技术企业。云恒研究院致力于应用通信导航、模拟仿真和数据挖掘等技术，为军方、政府提供最适合的技术和服务。
首套全国产化导航校验系统问世
导航校验系统国产化研制很不容易，作为技术、知识密集型高端装备，它涉及航空导航、大数据、计算机软件、地理信息等诸多高精尖领域专业知识，这对研发人员提出了更高的要求。
例如在数据方面，刘彤表示，随着导航校验任务执行，大量校验信息流、数据流开始汇集，系统不仅是检测校准平台，更将成为数据平台，需要专业的HPC理论和方法支持。▲科研人员对无人导航校验机进行测试准备（供图/云恒研究院）
2021年3月29日，云恒研究院与北京雁栖湖应用数学研究院联合研制的无人导航校验机成功首飞；2021年12月28日，应用于平原机场等导航台站校验的某运输机加装导航校验系统成功首飞。
这标志着首套自主可控全国产化导航校验系统已经具备了覆盖全疆域、全场景的导航校验能力，真正意义上“自主可控、安全可靠”,打破了欧美发达国家近百年的行业垄断，也彻底改变了导航校验领域的全球产业格局。
谈到这套国产系统，云恒研究院副总经理韦博介绍说，这套全国产化导航校验系统严格按照相关国家标准研制，我们基于深度定制版国产麒麟操作系统自主开发了160万行软件代码；自主攻克了410项核心算法，先后经过了数学模型构建、模拟仿真验证、系统联调联试和外场试飞，过程受控，质量可靠。
“这是在军民融合国家政策的支持和推动下，我国在航空导航领域，国产化替代啃下的又一块硬骨头，导航校验系统国产化，本身就是一次军民融合的标志性成果。”韦博说。
记者了解到，今年3月，云恒研究院与北京市计算中心联合发起新一项的技术攻关，共同开展导航校验地面支持系统研制工作。未来系统建成后，将实现空地一体、全疆域互联的智能导航校验体系，形成可持续发展的创新生态和产业生态。
航空装备国产化加速
导航校验系统自主研发的背后，映射的正是航空产业装备国产化进程的加速。
过去，由于长期向波音、空客等制造商供货，导致航空发动机和机载设备等系统，被欧美供应商主导，普遍拥有一半以上的国际市场份额。这也在客观上造成了技术壁垒高、研发周期长、资金投入大和适航取证需求难等困难，导致国产化进程缓慢。
▲科研人员调试无人导航校验机（供图/云恒研究院）
但随着C919国产大飞机正式商用，以及国产大飞机带动国内装备制造业升级，中国航空工业迎来了跨越式发展的好机会，越来越多的航空工业装备实现了国产化替代。
2017年，首套国产地面导航核心设备进入民航市场，实现了民航通信导航监视核心装备的全面国产化应用。相较于通信和监视设备，导航设备直接为航空器在飞行阶段提供引导信号，是与飞行安全最密切相关的地面设备。
2018年，机载ADS-B国产化率达到100%。ADS-B也叫飞机自动相关监视广播系统，可以自动从相关机载设备获取参数，并向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，是管制员对飞机状态进行监控的核心系统。▲科研人员检查无人导航校验机（供图/云恒研究院）
飞行模拟机是训练民航飞行员的必要设备，可以对飞机机舱内情况进行复制，最大程度让飞行员体验到真实驾驶环境。过去飞行模拟机一直被加拿大、欧洲等国家发达国家的少数企业垄断。
2020年，国内首台拥有完整自主知识产权的A320 NEO/CEO全动飞行模拟机问世，填补了国内在此领域设计制造空白。2022年1月，国产波音737 MAX全动飞行模拟机通过D级认证，标志着该领域越来越多的“中国智造”登上舞台。
业内人士指出，当代航空工业是知识密集、技术密集的军民融合的高科技产业。推动核心装备国产化，不仅可以推动航空业高质量发展，还能防范化解“卡脖子”风险，保障产业链、供应链安全。
不过值得注意的是，对比空客供应商中欧洲企业占比68%，波音供应商中美国企业占比75%，国产民用客机制造商的供应商国产化仍然在50%左右徘徊，还有较大提升空间。
“这给包括云恒研究院、北京市计算中心在内的国产化航空设备制造企业提出了更高的要求，让科技成果真正惠之于民，还有很长的工作要完成。”韦博表示。
出品：科普中央厨房
监制：北京科技报 | 北科传媒
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