机务频道：北斗系统：民航应用任重道远
北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航、授时服务的国家重要空间基础设施。北斗系统是全球卫星导航系统（GNSS）四大“核心星座”之一。
北斗系统的建设填补了我国卫星定位导航、通信领域的空白，使我国成为继美、俄、欧盟之后，第四个拥有自主卫星导航系统的国家。系统自运行以来，已在军事、地理测绘、交通调度、防火救灾等领域发挥了重要作用，产生了显著的经济效益和社会效益。
系统构成、原理、精度
目前，北斗系统可覆盖包括中国全境及东南亚大部分区域，可为覆盖范围内的各类用户提供定位、导航、授时、报文通信服务。北斗的定位精度为20m，授时精度为10纳秒，测速精度为0.2m/s。
北斗导航系统具有三大功能：导航定位功能、通信功能、授时功能。北斗系统可全天候为用户设备提供实时导航定位功能；可实现用户与用户、用户管理部门以及地面中心之间的双向短报文通信、传递位置和其他信息，为用户提供授时服务。
北斗导航系统由太空的卫星、地面控制中心和用户终端三部分组成。空间段由35颗卫星组成混合导航星座，其中中地球轨道卫星27颗、静止轨道卫星5颗、倾斜同步轨道卫星3颗。空间段主要功能是进行地面中心站和用户站的双向信号中继传输。地面控制站由若干个主控站、注入站和监测站组成，用户段则根据用途不同分为北斗用户终端、与其他卫星导航系统兼容的终端等。在整个北斗导航系统定位工作过程中，空间部分工作卫星相当于地面控制中心和用户之间通信的中转站。
北斗系统采用三球交会测量原理进行定位，采取集中式信号处理，定位、通信和双向定时都必须通过中心站进行，由中心站判断用户请求的业务类型，并执行相应的操作。北斗系统是主动式双向测距二维导航，由地面中心控制系统解算，再向用户提供三维定位数据，这与GPS有所不同。所以，北斗系统定位理论更新。
北斗系统的劣势
1）信息暴露时间长
北斗导航系统采用有源双向测距二维导航系统，需要利用地面控制中心进行用户位置坐标解算。就是说用户在使用北斗系统时，北斗系统是先由用户向卫星发送自己的相关数据，卫星将接收到的信息发回地面控制中心，经地面控制中心计算后，再将计算结果发到卫星上，最后由卫星将用户的位置信息发送给用户。所以系统的信息暴露时间较GPS要长，而且用户容量要受到多方而的限制。
2）对地面控制中心的依赖性大
北斗系统离不开地面控制中心的运作，一旦地面中心受损，整个导航系统将陷于瘫痪，对地面中心的依赖性过大。
此外，北斗系统包含接收机和发射机，所以在体积、重量、价格和功耗方面和GPS系统相比处于不利地位。
北斗系统在民航的应用
北斗系统在民航的应用领域非常广泛，涵盖航空器导航、授时及通信、空中交通管理等多方面。北斗系统特有的短报文功能，可用于民航空地间通信，对航空器位置的快速锁定。
我国普遍使用的陆基导航系统，即飞机在飞行过程中，根据地面导航台信号引导实现台对台飞行，当到达机场上空之后，依靠仪表着陆系统将飞机引导着陆。在整个飞行区间，由分布在各地的雷达系统对飞行阶段的相关信息(飞机的位置、高度、速度等)进行监视，地面管制员根据这些信息对飞机进行指挥。
目前，全球民用航空领域仍以GPS系统导航为主。近年来，中国民航一直积极推动北斗系统在民航领域的应用，并确定以“先通用后运输，先监视后导航”作为北斗系统在民航领域应用的基本策略。目前，北斗系统已具备区域服务功能，在活动范围不大的通用飞机上使用北斗系统，可谓“恰逢其时”。通用航空飞机一般缺乏有效的导航、通信及监视手段，急需一套低成本的导航、通信及监视机载系统来解决这一问题。另外，通用飞机适航要求相对较低，在飞机上搭载北斗系统易于通过批准。
2016年4月，中国民用航空局批复同意西安直升机有限公司研发的北斗航空监控系统在通航领域内推广使用，北斗系统在民航领域的应用取得了突破性进展。该通用航空监控系统覆盖范围广，不受地形、地域和环境限制，可以稳定实现对航空器的实时监控，有效提升了安全水平。同时，该系统利用北斗系统的导航定位和短报文功能，可实现航空器快速定位，航空器与监控中心应急通信，航空器飞行轨迹监控、记录、回放，航空器飞行计划编制及对比，航空器偏航报警及边境线预警等功能。该系统解决了对通用航空器实施监控难的问题，将对我国低空开放、通用航空发展产生了很好的促进作用。
全球卫星导航系统应用是我国民航实现跨域性发展的必然选择。我国西部地区多高原山区，地形条件复杂，陆基无线导航台建设困难，大部分地区无雷达信号覆盖，使用卫星导航系统，将极大地解决西部机场、航路建设耗资巨大的难题。我国东部地区航路拥挤、飞行流量负荷大，采用卫星导航系统可以增加空域容量，缓解航路繁忙及终端取空中交通拥挤的状况，保证飞行安全，减少航班延误。
在我国民航领域，北斗系统的应用刚刚起步。我国幅员辽阔，西部山区机场海拔高、地形复杂、地理条件差、地面导航台布设困难，此区域导航和雷达信号覆盖不完全，采用传统导航方式飞行运行困难。东部地区，尤其是北京、上海、广州，民航运输量大、空域拥挤。中国民航客观上对基于星基导航新技术有着迫切的需求。
对于星基导航，国际民航组织（以下简称ICAO）针对定位精度、完好性、连续性和可用性方面，结合运行的不同阶段对卫星导航系统做出了具体的指标要求。北斗系统用于民航导航，需要按照ICAO标准与规范，对各种导航、雷达、通信、助航等设备的空间信号质量及其安全容限进行测试、校准、检查和评估，需要建立一整套星基导航飞行校验和运行监控的体系与方法。北斗系统要达到GPS的应用范围和深度，还有漫长的路要走。
卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作是发展趋势。未来北斗系统可作为GPS的备份系统，并逐步实现与GPS的互操作兼容运行，对GPS现有的性能进行增强和补充，提供更高精度的定位服务。
随着北斗导航系统的不断完善，相信其最终会成为我国乃至全世界民航新航行系统的标准配置。
文章来源：明说民航
欢迎分享、关注自家人的品牌
民航人交流群： 446105436
投稿邮箱：2724683919@qq.com
在本条微信下方
「 写留言 」
欢迎热烈讨论！欢迎拍砖！欢迎献花！