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全球卫星导航系统(GNSS)在民航中的应用

王韬

【摘要】介绍了全球卫星导航系统(GNSS)在民航中的应用,包括GNSS系统的组

成、增强系统完好性的方法及GNSS在我国的应用现状,提出了GNSS在我国发展

的建议.

【期刊名称】《科技创新与生产力》

【年(卷),期】2010(000)012

【总页数】3页(P82-83,86)

【关键词】全球卫星导航系统;新航行系统;GPS系统;民航

【作者】王韬

【作者单位】民航江苏空管分局,江苏,连云港,222345

【正文语种】中文

【中图分类】U666.11

目前，中国民航客机已经基本装备了全球卫星导航系统（GNSS）。GNSS系统应

用于民航，在东部地区作为辅助导航系统，提高导航精度；西部地区作为主用导航

系统，提高导航精度、航空安全和飞行效率已经成为了我国民航发展的趋势。

随着全球航空事业的迅猛发展，飞行器自动化程度的提高，以及空中飞行流量的快

速增长，原有的航行系统在容量扩展和安全保障方面难以适应，因而国际民航组织

提出了新航行系统，并于近期发布了《基于性能导航（PBN）手册》，将其作为

飞行运行和导航技术发展的基本指导准则。新航行系统是以星基为主的全球通信、

导航、监视及自动化的空中管理系统，它是以卫星为基础的定位系统，结合航空数

据通信技术，采用协同监视系统，可以实现飞机与地面、飞机与飞机的相互监视，

使飞机由被动指挥，逐步向自选最优航线过渡，并最终实现“自由飞行”，从而

彻底改变现有空中交通管理方法。

目前，全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）包含

美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass（北斗）、欧洲联盟的

Galileo系统，可用的卫星数目达100颗以上。GNSS不是一个单一星座系统，而

是一个包括GPS，GLONASS，Compass，Galileo等在内的综合星座系统。

我国普遍使用的为陆基导航系统，即在飞机的飞行航路上设置若干个地面导航台，

飞机在飞行过程中根据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（即飞机的位置、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。

GNSS卫星导航系统在全世界范围内可以同时为陆海空用户提供连续精确的三维位

置、速度和时间信息。由于它具有连续的全球覆盖能力，使飞机可以在可遵循的条

件下实现从一个地方到另一个地方的直线飞行，摆脱台对台飞行，明显降低航行时

间和油耗。在GNSS接收机中包含数据处理系统，可将飞机位置、高度、速度信

息实时发送到空中交通管制中心及相关部门，实现全程自动监视，为空中交通管制

中心提供防撞预警。GNSS导航系统相对于陆基导航系统无法比拟的优越性和安全

性。

虽然随着GNSS系统的发展、频率L1（1575.42MHz）和新频率L5（1176.45

MHz）双频在航空导航的使用，使电离层和对流层对GNSS信号的干扰大大降低，

GNSS系统的稳定性得到了很大的提高，但是GNSS导航系统在定位精度、可用

性、完好性（航空导航系统完好性是指为系统本身出现故障或超差而无法提供正确

的导航信息时，系统应向用户及时发出告警的能力。）方面还无法满足飞机在飞行

阶段（尤其是进近和着陆阶段）对导航系统的严格要求。以GPS系统为例，美国

联邦航空局对GPS导航系统精度和完好性提出明确要求，见表1。

由表1可知，GPS在水平定位精度和美国取消选择可用性（SA）限制后，已达十

几米，应该可以满足所规定的要求，但是，GPS系统远不能满足表1对完好性的

要求。GPS系统卫星会向用户提供完好性信息，但是有些系统故障主控站要经过

半小时甚至几个小时才能发现，这对于民航的导航要求是不能容忍的。因此，为使

GNSS系统完好性满足民用航空导航系统要求，就必须增加监视系统对GNSS系

统完好性进行增强。增强GNSS系统完好性可以通过3种方式：一是机