仪表着陆系统培训课件课件2(民用航空导航新技)

1、民用航空导航新技术民用航空导航新技术大连机场李炳军大连机场李炳军目的：打造空中的高速公路新航行系统新航行系统 新航行系统是一个以星基为主的全球通信、新航行系统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导航、监视加上自动化的空中交通管理的系统。系统。 从技术利用上来说，主要是从技术利用上来说，主要是“卫星技术卫星技术数据链技术计算机网络技术数据链技术计算机网络技术”的应用。的应用。 卫星技术：从陆基通信、导航、监视系统卫星技术：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。逐步向星基通信、导航、监视系统过渡。新通信系统新通信系统 引进卫星通信，至少先在世界大

2、部分地区实现数引进卫星通信，至少先在世界大部分地区实现数据和话音的卫星通信能力；在卫星通信能覆盖极据和话音的卫星通信能力；在卫星通信能覆盖极区之前，保留高频（区之前，保留高频（HFHF）通信，发展高频数据链）通信，发展高频数据链（HFDLHFDL）。）。 保留并发展甚高频（保留并发展甚高频（VHFVHF）通信作话音及某些数据）通信作话音及某些数据通信，用于陆地和终端区，发展甚高频数据链通信，用于陆地和终端区，发展甚高频数据链（VDLVDL）。）。 采用二次雷达（采用二次雷达（SSRSSR）的）的S S模式数据链，在空中交模式数据链，在空中交通高密度空域和终端区供空中交通服务（通高密度空域和终端

3、区供空中交通服务（ATSATS）之）之用。用。 建立航空电信网（建立航空电信网（ATNATN），将地面数据通信和空地），将地面数据通信和空地数据通信融为一体，将上述各种子网交联后，在数据通信融为一体，将上述各种子网交联后，在相应的计算机系统之间进行高速的数据交换。相应的计算机系统之间进行高速的数据交换。 A/C模式或模式或S模式的二次雷达（模式的二次雷达（SSR）用作）用作终端区和高密度陆地空域的监视。终端区和高密度陆地空域的监视。 自动相关监视（自动相关监视（ADS）用在其他空域，最）用在其他空域，最终将普遍使用终将普遍使用ADS，并且可以和，并且可以和SSR重叠。重叠。 一次监视雷达（一次

4、监视雷达（PSR）将逐步消失。）将逐步消失。自动相关监视系统自动相关监视系统 自动相关监视（自动相关监视（ADSADS）是）是ICAOICAO在新航行系统中所推在新航行系统中所推荐的一种新监视技术。荐的一种新监视技术。 所谓自动相关监视系统，是指机载导航系统获得所谓自动相关监视系统，是指机载导航系统获得的导航信息（这些信息至少包括飞机的识别信息的导航信息（这些信息至少包括飞机的识别信息和四维位置信息），通过卫星数据链或和四维位置信息），通过卫星数据链或VHFVHF空地数空地数据链，自动实时地发送到地面接收和处理系统，据链，自动实时地发送到地面接收和处理系统，然后通过显示系统将飞机位置点图形化地

5、映射到然后通过显示系统将飞机位置点图形化地映射到显示屏幕上，使其能像雷达点迹一样在屏幕上显显示屏幕上，使其能像雷达点迹一样在屏幕上显示出来。因此，示出来。因此，ADSADS的显示被称为伪雷达或仿雷达。的显示被称为伪雷达或仿雷达。ADS的类型的类型 选址式自动相关监视（选址式自动相关监视（ADS-A） 合同式自动相关监视（合同式自动相关监视（ADS-C） 广播式自动相关监视（广播式自动相关监视（ADS-B）ADS-B概念的提出概念的提出 ADSADS：建立在地对空监：建立在地对空监视基础之上视基础之上 机载防撞系统（机载防撞系统（ACASACAS）或交通防撞系统或交通防撞系统（TCASTCAS）

6、：）：8080年代后年代后期发展起来的，建立期发展起来的，建立在空对空监视基础之在空对空监视基础之上上 机场场面活动监视：机场场面活动监视：地对地监视地对地监视ADS-B支持的应用支持的应用 空空-空监视：改善飞机碰撞能力，提供驾驶空监视：改善飞机碰撞能力，提供驾驶舱交通信息显示（舱交通信息显示（CDTI） 地地-空监视：航路、终端区、精密跑道监控空监视：航路、终端区、精密跑道监控（PRM） 地地-地监视：即地面监视，包括跑道和滑行地监视：即地面监视，包括跑道和滑行道，防止地面相撞（依靠道，防止地面相撞（依靠DGNSS信息）信息）国外国外ADS-B实施现状实施现状 美国：在经过了阿拉斯加地区一

7、系列试验和评估后，美国FAA于2002年公布了关于ADS-B数据链的决定，在国内开始实施ADS-B服务，其中商业航空运输采用1090 ES数据链，通用航空方面采用通用访问收发信机（UAT）数据链。 欧洲：目前已规划了短期和中期ADS-B实施内容，特别强调采用1090 ES数据链方式，并将尽早实施ADS-B应用（包括空地/空空应用）。 澳大利亚：已完成了ADS-B的试验与运行评估工作，认为ADS-B具有类似甚至优于单脉冲二次雷达的监视性能。因此，澳大利亚民航局在2010年以后，将提供航路管制监视的方式逐渐过渡到ADS-B监视。 亚洲及我国的情况亚洲及我国的情况 亚洲：亚洲：ICAO的亚太地区航行

8、规划和实施小的亚太地区航行规划和实施小组正在规划组正在规划ADS-B在该地区的实施，建议在该地区的实施，建议近期使用近期使用1090 ES数据链作为数据链作为ADS-B类雷类雷达服务的数据链。达服务的数据链。 我国：成都九寨航路的我国：成都九寨航路的ADS-B试验工程：试验工程：中国民航局中国民航局2006年年5月启动月启动 民航飞行学院的民航飞行学院的ADS-B试验已经完成，试验已经完成，2010年已经投入正式使用，目前正在向全年已经投入正式使用，目前正在向全国推广。国推广。具体应用具体应用具体应用具体应用B基于性能的导航基于性能的导航 基于性能的导航（基于性能的导航（Performance

9、 Based NavigationPBN） 传统导航与区域导航传统导航与区域导航 GNSS原理与性能原理与性能 RNAV与与RNP PBN背景背景 PBN手册手册 中国民航实施中国民航实施PBN的路线图的路线图新导航技术重要标志新导航技术重要标志 卫星导航技术改变了导航方法，卫星导航技术改变了导航方法， 飞信号飞信号飞数据飞数据 所需导航性能概念良性发展，所需导航性能概念良性发展， “ “所需性能的所需性能的” ” “基于性能的基于性能的”传统导航与区域导航传统导航手段传统导航手段DMEVORILSNDB.区域导航区域导航VOR/DMEDME/DMEGNSS 目前民航广泛使用的陆基导航系统除惯

10、性目前民航广泛使用的陆基导航系统除惯性导航系统（导航系统（INS）之外都是近程导航系统）之外都是近程导航系统 自动定向机（自动定向机（ADF）、无方向信标）、无方向信标（NDB）：）：测角系统测角系统 测距机（测距机（DME） ：测距系统测距系统 甚高频全向信标（甚高频全向信标（VOR） ：测角系统测角系统 无线电高度表（无线电高度表（LRRA） ：测距系统测距系统 仪表着陆系统（仪表着陆系统（ILS） ：测角系统测角系统GNSS定义 具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统称为全球卫星导航系统，英文全称为Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。 实

11、际系统 美国的全球卫星定位系统（GPS） 俄罗斯的全球卫星导航系统（GLONASS） 欧盟正在发展研究的GALILEO系统 中国北斗卫星导航广域增强系统，实现中国及其周边海域的区域定位导航系统。GPS系统概况 全球定位系统全球定位系统(Global(Global PositioningPositioning S Systemystem - GPS- GPS）是以人）是以人造卫星组网为基础的无造卫星组网为基础的无线电导航定位系统。是线电导航定位系统。是美国在子午仪卫星导航美国在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来系统的基础上发展起来的第二代卫星导航系统。的第二代卫星导航系统。在海、陆、空环境下实在

12、海、陆、空环境下实现全球全天候全功能实现全球全天候全功能实时导航与定位功能。时导航与定位功能。GPS是建在天上的导航系统是建在天上的导航系统最早的卫星导航系统是美国的子午仪系统（最早的卫星导航系统是美国的子午仪系统（TransitTransit）。）。19571957年年1010月：第一颗人造卫星月：第一颗人造卫星SPUTNIK-1SPUTNIK-1由前苏联发射成功。由前苏联发射成功。19581958年年1212月：美国海军武器实验室委托霍布金斯大学研究为美国军用月：美国海军武器实验室委托霍布金斯大学研究为美国军用舰艇导航服务的卫星导航系统，即海军卫星导航系统（舰艇导航服务的卫星导航系统，即海

13、军卫星导航系统（Navy Navy Navigation Satellite SystemNavigation Satellite System，NNSSNNSS）。由于）。由于NNSSNNSS的卫星轨道面均的卫星轨道面均通过地极，故又称为子午卫星导航系统（通过地极，故又称为子午卫星导航系统（TransitTransit）。）。19591959年年9 9月：发射了第一颗实验子午卫星。月：发射了第一颗实验子午卫星。至至19611961年年1111月：先后发射了月：先后发射了9 9颗实验子午卫星颗实验子午卫星19631963年年1212月：发射了第一颗子午工作卫星。月：发射了第一颗子午工作卫星。1

14、9641964年：年：NNSSNNSS系统建成正式投入使用，它为美国海军北极星核潜艇提系统建成正式投入使用，它为美国海军北极星核潜艇提供全球导航服务。供全球导航服务。19671967年：年：NNSSNNSS系统解密，提供民用。系统解密，提供民用。海军导航卫星系统海军导航卫星系统GPS系统研制的系统研制的3个阶段个阶段1 1、原理与可行性实验阶段：、原理与可行性实验阶段：19731973年年1212月到月到19781978年年2 2月月2222日第一颗试验卫星发射成功，历时日第一颗试验卫星发射成功，历时5 5年。年。2 2、系统研制与实验阶段：、系统研制与实验阶段：19781978年年2 2月月

15、2222日到日到19891989年年2 2月月1414日第一颗工作卫星发射成功，历时日第一颗工作卫星发射成功，历时1111年。年。3 3、工程发展与完成阶段：、工程发展与完成阶段：19891989年年2 2月月1414日到日到19951995年年4 4月月2727日，历时日，历时7 7年。年。 GPSGPS计划历时计划历时2323年，耗资年，耗资130130多亿美元多亿美元空间部分空间部分地面监控部分地面监控部分用户部分用户部分空间部分空间部分2424颗卫星（颗卫星（2121颗工作卫星颗工作卫星3 3颗在轨备用卫星）颗在轨备用卫星）6 6个轨道平面，每个轨道面上有个轨道平面，每个轨道面上有4

16、4颗卫星颗卫星卫星轨道面相对于赤道面的倾角：卫星轨道面相对于赤道面的倾角：5555 轨道平均高度：轨道平均高度：20200km20200km卫星运行周期：卫星运行周期：11h58min11h58min地面监控系统地面监控系统四星定位四星定位原理原理 在在GPSGPS系统运行中，系统运行中，2424颗卫颗卫星周而复始在轨运行，地星周而复始在轨运行，地球任何地方至少都可以收球任何地方至少都可以收到三颗以上卫星信号。当到三颗以上卫星信号。当接收机收到三颗或三颗以接收机收到三颗或三颗以上卫星信号后，就可以计上卫星信号后，就可以计算出接收机所在位置地理算出接收机所在位置地理坐标。如果收到四颗卫星，坐标。

17、如果收到四颗卫星，便能计算出海拔高程。便能计算出海拔高程。 GPSGPS卫星使用的原子钟，卫星使用的原子钟，提供最精确时间。提供最精确时间。GPS定位原理GPS定位原理卫星导航可以达到的精度卫星导航可以达到的精度中国的卫星导航技术北斗导航定位系统北斗导航定位系统 目前北斗一代 正在部署北斗二代完全类似于GPS系统北斗系统的优缺点 为什么要引进伽利略系统而最终又要放弃？的定义 是指在相应导航基础设施条件下，航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时，对系统精确度、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。 的引入体现了航行方式从基于传感器导航到基于性能导航的转变。传统运行向过渡关于

18、PBN PBN定义了RNAV/RNP系统性能需求： 精度、完好性、连续性和可用性 满足所需性能的必须具备的功能 机载系统要求，地面导航设施需求 机组现行的GPLS系统 WAAS和LAAS系统 GBAS系统 SBAS系统广域增强系统（广域增强系统（WAAS）WAAS的效益的效益垂直和水平定位精度达到垂直和水平定位精度达到7米（相当米（相当于于ILS的二类）；的二类）；缩小了间隔标准；缩小了间隔标准；在无风险情况下提高了指定空域的容在无风险情况下提高了指定空域的容量；量；使用更直接的飞行航路；使用更直接的飞行航路；提供新的精密进近服务；提供新的精密进近服务； 减少并简化了机载设备；减少并简化了机载设备； 从老的或更昂贵的陆基导航设备（包从老的或更昂贵的陆基导航设备（包括：括：NDB, VOR, DME，I 类类ILS）安）安装和维护中节约成本投入。装和维护中节约成本投入。LAAS系统LAAS系统LAAS系统配置LAAS的效益的效益飞机的定位误差小于飞机的定位误差小于1米，米，覆盖范围覆盖范围23NM。 LAAS辅助辅助GPS改善航空器改善航空器在机场进近和着陆期间的安在机