GPS在航空中的应用.ppt

GPS在航空中的应用 08202-4班 淡雪 概述 航空是人类利用飞行器在地球大气层内的航行活动，习惯上包括有人或无人驾驶的飞机的飞行活动。 为了实现飞机的飞行操纵，飞行员必须通过机上机械操纵系统操纵舵面和油门杆，控制飞机的飞行；或者通过飞行自动控制系统操纵舵面和油门杆，自动控制飞机的飞行，它包括完成姿态和航向保持、增稳和控制增稳、空速控制、航迹控制、自动导航、自动着陆、地形跟随或地形回避、自动瞄准、编队飞行、配合自动空中交通管理以及其他特殊任务飞行（如空中搜寻与急救、空中加油、海上平台的起降等）。所有这些功能的实现都有赖于飞机运动状态的确定，卫星定位系统（如GPS）则提供了一种全球、全天候、精确、连续的7维信息测量系统。 概述 现代航空中，为了保证民航飞机的安全和有效活动，建立了空中交通管理（ATM）系统，它包括空域管理、空中交通流量管理和空中交通服务。其目的是避免飞行中的碰撞，保证飞行中每架飞机的最佳效率，紧急情况下对飞机的援助，以及提供各种必要的信息等。此外，通信、导航和监视（CNS）都是现代航空的必要支持。 为了满足全球范围内民用航空日益增长的要求，提高机场和空域的使用效率，并通过为飞机提供最佳航路来控制费用，国际民航组织（ICAO）1983年成立的新航行系统（FANS）委员会对现有系统和新技术的应用进行了广泛的研究，得出结论：开发卫星技术是克服现有系统的局限性，并在全球范围内满足未来的成本-效益要求的唯一可行办法。 GPS在航空方面的应用范围 航路导航： 根据GPS的精度和动态适应能力，它将可以直接用于飞机的航路导航。特别是它的全球、全天候无误差积累的特点，更是中、远程航线上目前最好的导航系统。GPS不依赖地面设备，可与机载计算机等其他设备一起进行航路规划和航路突防，为军用飞机的导航增加了许多灵活性。 监视： 目前飞机的监视主要靠雷达来实现，即使建立了全球网络，也不能保证全球、全天候工作。利用GPS和无线电数据链，报告飞机的运动状态，完成“自动相关监视” 。 GPS在航空方面的应用范围 进场/着陆： 基于GPS或差分GPS的组合系统将会取代或部分取代现有的仪表着陆系统（ILS）和微波着陆系统（MLS），并使飞机的进场着陆变得更加灵活，机载和地面设备更为简单、廉价。 机场管理： 包括终端区飞行管理和机场场面管理。 由GPS/数字地图/数据链组合系统可使机场塔台监视和调动机场附近空域的飞机及地面滑行中飞机和车辆。 GPS在航空方面的应用范围 特种飞机应用： 航空母舰上飞机着舰/起飞导引系统，直升机临时起降导引，军用飞机的编队、突防、空中加油、空中有哪些信誉好的足球投注网站与救援等。 航测： 除了一般飞机要求的导引、起降功能外，用于航测的飞机还需提供与机载测量或摄影设备的位置及时统信息交联、数据记录及事后处理。 FANS概念及其形成 国际民航组织（ICAO）鉴于现存民航通信、导航、监视系统的缺陷及局限性，不足以应付新飞机航速航程的扩展和日益增长的空中交通量，以及在新技术飞跃发展下，缺乏统一研究，阻碍它的发展。今后更难于进行交互工作和协调运行，这对国际民航的发展极为不利，于是ICAO于1983年底成立了一个FANS专门委员会，并规定其任务为对空中航行的有关技术进展（包括卫星技术）进行研究，对国际民航未来25年期间的发展情况提出新系统协调发展的概念。又成立新的FANS第二阶段的特别委员会（简称FANS/Ⅱ），负责制定FANS的实施计划和过渡安排。 FANS概念及其形成 FANS/Ⅱ专门委员会在1993年的第四次会议上宣布完成了历史使命，从而全面转入实施未来航行系统的阶段，同时认为，既然已经进入实施阶段，不再是“未来”的系统，所以改称为“国际民航组织的CNS/ATM系统”，简称“新航行系统”。此次会议公布了两个典范性文件，一是“新航行系统”总论，一是带有时间进程的“新航行系统全球过渡协调计划”，用以指导今后实施阶段的工作。 FANS的构成及特点 FANS由通信（C）、导航（N）、监视（S）和空中交通管理（ATM）4部分组成。通信、导航和监视系统是基础设备，空中交通管理是管理体制、配套设施及其应用软件的组合。 FANS是一个以星基为主的全球通信、导航、监视加上自动化的空中交通管理的系统。从技术上说，是卫星技术利用+数据链技术+计算机网络技术。 FANS所采用的新技术：一是卫星技术利用，从陆基通信、导航、监视系统逐步向星基通信、导航、监视系统过渡；二是数据链的开发利用，实现空-地、地-地可靠的数据交换，并进一步实现空-空数据交换；三是系统的数字化、计算机化及联网化。 FANS规定未来导航系统的组成 逐步引进区域导航（RNAV）能力，并使其符合所需导航性能（RNP）。 全球卫星导航系统（GNSS）将提供全球覆盖的导航，用作飞机导航和非