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民用飞机的导航系统技术研究

1绪论

1.1课题的意义和背景

选题的意义：从1903年第一架飞机问世以来，飞机就因其飞行速度、交通效率和不受地形地势影响的诸多优势而蓬勃发展起来。在这飞行历史中，有一个因素始终凌驾于飞机的所有优势之上，那就是飞行安全。而其中导航系统更是重中之重，被称作飞机的“眼睛”。民用飞机的导航系统,是指飞机上整套可以确定飞机的位置并引导飞机能够安全并且正常飞行的设备。(包含飞机上的和地面上的设备,必威体育精装版的导航系统还包括导航卫星)。在民航飞机上,必须配备符合要求的导航系统,并且依照这些导航系统来准确无误的确定飞机的位置并且指引飞机以正确的方式飞行。早期的飞机主要依靠目视导航,通过记忆各种地标来进行定位和指引，后来出现各种仪表设备,依靠人工计算数据与仪表指示来完成导航。现如今我们已经有了无线电导航,惯性导航，卫星导航等技术相结合来满足飞机在飞行途中各种需求的综合导航。

首先说无线电导航技术就是利用无线电波传播的基本原理，对飞机进行测距和测角，可以组成测角-测角、测距-测距、测角-测距、测距差（双曲线）等多种形式的系统，来对飞机的飞行进行一个定位和指引，同时这也需要无线电的发射机和接收机两种设备同时工作，包括装在运载体上的导航设备以及装在其他地方与导航设备配合使用的导航台。凡导航台与移动载体间用无线电方式为媒介来实现导航的，就称为无线电导航。这种导航模式，在飞机飞行的各个过程中都有应用，所以研究其工作原理，工作方式，优缺点对每一个飞行员都至关重要。

其次，惯性导航就是一种不依赖任何外部信息、也不需要向外部辐射能量来获取信息的自主式导航系统。其基本的工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量飞机在惯性参考系的加速度，将这个信息对时间进行积分运算，再把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等导航信息。我们根据构建导航坐标系的方法不同，把惯性导航系统划分为平台式惯性导航和捷联式惯性导航两类。其中平台式惯性导航采用物理平台模拟导航坐标系统，即将所需的加速度计安装在由陀螺仪控制的稳定平台上，让平台始终保持导航坐标系姿态不变。而捷联式惯性导航采用数学算法确定导航坐标系，即将加速度计和陀螺仪直接安装在运载体上，确定运载体的速度、位置以及姿态、航向等信息。这种基本的导航方式，对每一个飞行员在获取飞机导航信息和飞行安全都至关重要。

随着技术发展日新月异，现代的飞机导航更多地依赖于“天上的灯塔”，也就是卫星导航，这相当于把原本在地面的导航台“搬到了”天上。卫星相对位置高，一次覆盖范围广，可以轻易地实现飞机的全球导航，这是任何其他的导航系统都无法媲美的。这些技术的革新和应用，对飞行员来说在对飞行安全的加固保障的同时，也需要飞行员本身具备更加坚实的技能和素质。

综上所述，研究民用飞机的导航系统，对我们飞行员来说，不管是对国家，对乘客，对公司，对飞机本身，对我们自己都有重要意义。

选题的背景：我国民用航空业发展迅速,并且大量投入世界上先进的民用飞机,共有4161架各型民航飞机，除此之外，我国还有三千多架小型飞机，包括各型公务飞机、直升机、通用飞机和热气球等飞行器。更多的是中国共有颁证民用航空运输机场238个。根据中华人民共和国国家发展和改革委员会、中国民用航空局联合发布的《全国民用运输机场布局规划》，到2025年，将新增布局机场136个，全国民用运输机场规划布局370个，其中计划建成约320个。在这样的发展趋势下也需要更加完善,精准的导航技术来促进民用航空业的发展。因此,我国也设计出一套符合当代国情的民用飞机导航系统发展方案,就是要首先加强已有的基础导航设施的布局与完善,从而适应高速发展的航空业需求,其次也要加大对导航技术的研究与应用推广,为航空业的持续发展打好基础。当然也要引进国外先进的发展经验和设备来进行创新。我国在大力建设各机场的导航设施的同时，也在卫星导航方面，我国的北斗卫星导航已经逐步完善，也将在不久的将来应用于各类民用飞机上。

综上所述，在这样的背景下，研究民用飞机的导航系统就显得特别重要，在帮助自己学习的同时，也可以使他人认识到导航作为飞机的眼睛对飞行安全的重要性。

1.2国内外研究现状

国外研究现状：由于国外发达国家对于民用飞机的发展较早，经验更加丰富，所以他们已经逐步发展出一套较为完备的导航模式，就是采用多种导航手段相结合，并且规定了不同的飞机在不同飞行阶段采用不同的导航技术，这就形成了一个组合的、通用的导航系统来满足不同用户的需求，进而保障民用飞机在不同阶段都能为飞机提供准确的高度、位置、航向等必要信息。在未来发展方面：发达国家对民用飞机导航系统将继续发展基础导航设施，巩固卫星导航效率，提高导航服务的精度、提高安全性、扩大覆盖范围。通过这