卫星导航技术在民用航空领域应用

1、2022-5-11卫星导航技术卫星导航技术在民用航空领域的应用在民用航空领域的应用 2006.11.102022-5-12n微波着陆系统是按照传统导航方法产生的，微波着陆系统是按照传统导航方法产生的，很早被写入附件很早被写入附件10。延续飞信号导航方法延续飞信号导航方法n新航行系统概念的出现，改变了传统模式新航行系统概念的出现，改变了传统模式发展的前程。新概念发展的前程。新概念 新技术新技术 新应用新应用n其中最具有影响力的是：卫星导航系统和其中最具有影响力的是：卫星导航系统和所需导航性能。所需导航性能。 飞数据飞数据2022-5-13新航行系统中的两个重要标志新航行系统中的两个重要标志n卫星

2、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n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” 2022-5-14 一、关于卫星导航系统一、关于卫星导航系统 的完整概念的完整概念2022-5-15卫星导航系统的完整概念卫星导航系统的完整概念0. 序序 智能手机实现定位智能手机实现定位 1. GPS系统概况系统概况 2. 四星定位原理四星定位原理 3. 卫星导航系统误差源卫星导航系统误差源 4. 星基导航系统的性能指标星基导航系统的性能指标 5. 差分差分GPS(DGPS) 6. 本地增强系统（本地

3、增强系统（LAAS）2022-5-16卫星导航系统的完整概念卫星导航系统的完整概念(续续)7. 广域增强系统（广域增强系统（WAAS） 8. 基于航空器的增强系统（基于航空器的增强系统（ABAS） 9. 基于卫星的增强系统基于卫星的增强系统(SBAS) 10. 陆基增强系统陆基增强系统(GBAS) 11. 全球定位系统比较全球定位系统比较 12. 卫星导航应用举例卫星导航应用举例2022-5-17智能手机实现定位智能手机实现定位 手机手机定位服务又叫做定位服务又叫做移动位置服务移动位置服务。通过电信移动运营商的网络通过电信移动运营商的网络(如如GSM网、网、CDMA网网)获取移动用户的位置信获

4、取移动用户的位置信息息(经纬度坐标经纬度坐标)。2022-5-18手机定位条件手机定位条件 智能手机智能手机 + 支持蓝牙连接和扩展存储支持蓝牙连接和扩展存储卡卡 + 蓝牙蓝牙GPS + GPS导航软件和地图。导航软件和地图。 扩展存储卡是用来安装扩展存储卡是用来安装GPS导航软件导航软件和地图数据。卫星信号是直线传播的，和地图数据。卫星信号是直线传播的，应该尽量让蓝牙应该尽量让蓝牙GPS接收设备处于露接收设备处于露天和开放的环境，以保障定位天和开放的环境，以保障定位。 2022-5-19智能手机上的电子地图智能手机上的电子地图2022-5-110智能手机定位所需设备智能手机定位所需设备202

5、2-5-111智能手机应用环境智能手机应用环境2022-5-112智能手机定位的支持系统智能手机定位的支持系统2022-5-113智能手机上的定位显示智能手机上的定位显示2022-5-114显示中的门道显示中的门道 智能手机上显示数据是否都可用？智能手机上显示数据是否都可用？ 如何定位精度高低判断？如何定位精度高低判断？ 从对从对DOP值的认识，理解卫星导航系值的认识，理解卫星导航系统工作的基本原理统工作的基本原理。 2022-5-1151. GPS系统概况系统概况 全球定位系统全球定位系统(Global Positioning System - GPS）是）是以人造卫星组网为基础的无线电导航

6、定以人造卫星组网为基础的无线电导航定位系统。是美国在子午仪卫星导航系统位系统。是美国在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的第二代卫星导航系的基础上发展起来的第二代卫星导航系统。在海、统。在海、陆、空环境下实现全球全天陆、空环境下实现全球全天候全功能实时导航与定位功能。候全功能实时导航与定位功能。2022-5-116GPS系统系统的组成的组成GPS卫星星座（空间段）卫星星座（空间段）地面监控系统（控制段）地面监控系统（控制段）GPS信号接收机（用户段）信号接收机（用户段）2022-5-117GPS卫星卫星星座（空间段）星座（空间段）nGPS是建是建在天上的在天上的导航系统导航系统2022-5-1

7、18三个部分有各三个部分有各自独立的功能自独立的功能和作用，缺一和作用，缺一不可。不可。全球监控，维全球监控，维持费用高。持费用高。2022-5-1192. 四星定位四星定位原理原理 在在GPS系统运行中，系统运行中，24颗卫星周而复始在轨颗卫星周而复始在轨运行，地球任何地方至少都可以收到三颗以运行，地球任何地方至少都可以收到三颗以上卫星信号。当接收机收到三颗或三颗以上上卫星信号。当接收机收到三颗或三颗以上卫星信号后，就可以计算出接收机所在位置卫星信号后，就可以计算出接收机所在位置地理坐标。如果收到四颗卫星，便能计算出地理坐标。如果收到四颗卫星，便能计算出海拔高程。海拔高程。 GPS卫星使用的

8、原子钟，提供最精确时间。卫星使用的原子钟，提供最精确时间。2022-5-120卫星定位几何原理卫星定位几何原理 2022-5-121站星距离站星距离（空间直角坐标系）（空间直角坐标系） 2022-5-122伪距概念伪距概念（等效误差）（等效误差） 卫星到用户位置卫星到用户位置点的距离表示：点的距离表示：R=R + C t 其中，其中， R 是伪距是伪距。2022-5-123位置解算方程位置解算方程 伪距伪距 = 真实距离真实距离 + 钟差影响钟差影响2022-5-124卫星导航可以达到的精度卫星导航可以达到的精度2022-5-1253. 卫星导航系统卫星导航系统误差源误差源与信号传播有关的与信

9、号传播有关的：电离层：电离层 对流层对流层 多路径多路径与卫星有关的与卫星有关的：时钟漂移：时钟漂移 卫星几何分布卫星几何分布 星星历误差历误差 人为误差人为误差与接收机有关的与接收机有关的：时钟误差：时钟误差 电路延迟电路延迟 计算计算误差误差 信号处理方法信号处理方法2022-5-126卫星定位精度卫星定位精度 DOP （Dilution of Precision）是卫星）是卫星定位参数减精度因子，用来刻画所测定位参数减精度因子，用来刻画所测得的经度、纬度在各方向或量纲上漂得的经度、纬度在各方向或量纲上漂移的程度。移的程度。 实际应用中，实际应用中，DOP参数有参数有 HDOP、VDOP、

10、TDOP、PDOP和和GDOP之分。之分。2022-5-127PDOP的几何的几何意义及大小意义及大小一个空间四面体一个空间四面体 体积的倒数：体积的倒数： PDOP=1/V 2022-5-128用户定位误差用户定位误差 用户定位误差用户定位误差 = 用户等效距离误差用户等效距离误差定位减精度因子定位减精度因子 E = URA PDOP 其中，其中，URA由导航电文给定（人为误差）由导航电文给定（人为误差） 90年代期间，年代期间，URA=32； 当前当前URA=2，最差的为，最差的为4 利用利用PDOP判断手机定位的精度！判断手机定位的精度！2022-5-129智能手机上的定位显示智能手机上

11、的定位显示2022-5-130PDOP值的性质值的性质 单点定位时，单点定位时， PDOP值与观测到的卫星值与观测到的卫星的数量与分布有关，表示了卫星定位的的数量与分布有关，表示了卫星定位的几何条件。几何条件。PDOP值越小，定位的几何条件好。值越小，定位的几何条件好。2022-5-131定位误差与卫星分布有关定位误差与卫星分布有关2022-5-1324. 星基导航系统的性能指标星基导航系统的性能指标 有别于传统系统有别于传统系统覆盖覆盖(coverage) 在地球或接近地球表面的任何一点，在指在地球或接近地球表面的任何一点，在指定定时段时段内处于指定内处于指定遮挡角遮挡角以上有足够以上有足够

12、卫星卫星数量数量，且呈现良好，且呈现良好几何分布几何分布的的比率比率。 （24小时小时/5度度/4+颗颗/PDOP6/99.9%）2022-5-1334. 星基导航系统的性能指标星基导航系统的性能指标（续）（续）可用性可用性（availability） 在在指定时段内指定时段内，有足够数量的可视卫星正，有足够数量的可视卫星正发播发播能用于测距信号能用于测距信号的的比率比率。或者是，任。或者是，任何时间任何地点，系统正常并为用户提供何时间任何地点，系统正常并为用户提供导航能力的统计概率。导航能力的统计概率。 （24小时小时/30天天/SPS可用可用/99.99%）2022-5-1344. 星基导

13、航系统星基导航系统的性能指标（续）的性能指标（续）完好性（完好性（integrity） 当系统当系统不能不能用于导航或定位时，系统向用用于导航或定位时，系统向用户户及时告警及时告警的能力。发生故障时系统告警的能力。发生故障时系统告警的响应时间和空间特性。的响应时间和空间特性。 （告警门限（告警门限/示警耗时示警耗时/检测概率）检测概率） 2022-5-1354. 星基导航系统的性能指标（续）星基导航系统的性能指标（续）精度精度（accuracy） 在指定时间内在指定时间内，测量值与真实值保持，测量值与真实值保持一致的程度。一致的程度。2022-5-136精度定义精度定义n精密度（精密度（pre

14、cision）：表示测量值之间接近程）：表示测量值之间接近程度。精密度高低用偏差大小表示，与偶然误差度。精密度高低用偏差大小表示，与偶然误差有关。有关。n准确度（准确度（correctness）：表示测量结果和真实）：表示测量结果和真实值接近程度。准确度高低用误差大小表示，与值接近程度。准确度高低用误差大小表示，与系统误差有关。系统误差有关。n精确度（精确度（accuracy简称精度）：是精密度和准简称精度）：是精密度和准确度的综合概念。偶然误差与系统误差都比较确度的综合概念。偶然误差与系统误差都比较小时，称测量精度小时，称测量精度高。高。n打靶弹着点实例打靶弹着点实例 2022-5-137I

15、CAO GNSS告警门限告警门限2022-5-138航空类导航系统的三种类别航空类导航系统的三种类别 辅助导航系统辅助导航系统（Supplementary Navigation System） 导航系统必须满足精度和完好性要求，不导航系统必须满足精度和完好性要求，不一定满足可用性和连续性要求。一定满足可用性和连续性要求。2022-5-139航空类导航系统的三种类别航空类导航系统的三种类别(续续) 主用导航系统主用导航系统（Primary Navigation System） 在指定的飞行阶段，导航系统必须满足精在指定的飞行阶段，导航系统必须满足精度和完好性要求，不一定满足可用性和连度和完好性要

16、求，不一定满足可用性和连续性要求。续性要求。2022-5-140航空类导航系统的三种类别航空类导航系统的三种类别(续续)单一导航系统单一导航系统（Sole Means Navigation System） 在指定的飞行阶段，导航系统必须满足连续在指定的飞行阶段，导航系统必须满足连续性性、可用性、完好性和精度四个性能要求。、可用性、完好性和精度四个性能要求。2022-5-141 性能与应用要求的一致性性能与应用要求的一致性应应 用用完好性完好性可用性可用性精度精度洋区航路洋区航路YesYesYes陆地航路陆地航路YesNoYes非精密进近非精密进近YesNoYes精密进近精密进近NoNoNo20

17、22-5-142实现应用需要依赖的技术实现应用需要依赖的技术应应 用用完好性完好性可用性可用性精度精度洋区航路洋区航路GPSGPSGPS陆地航路陆地航路GPS/WAASWAASGPS非精密进近非精密进近GPS/WAASWAASGPS精密进近精密进近WAAS/LAASWAAS/LAASWAAS/LAAS2022-5-143GPS增强技术和系统增强技术和系统 从技术手段，到应用系统，从技术手段，到应用系统，GPS的增强的增强系统经历了一个正在发展着的过程。系统经历了一个正在发展着的过程。 DGPS LAAS/WAAS ABAS/SBAS/GBAS （原理）（原理） （ 美国应用）美国应用） （ I

18、CAO附件附件10）2022-5-1445. 差分差分GPS(DGPS) 差分差分GPS定位系统是由一个基准站、用户定位系统是由一个基准站、用户接收机和数据链组成。接收机和数据链组成。 在基准站的在基准站的GPS接收机计算出基准站到卫接收机计算出基准站到卫星的距离改正数，并利用甚高频数据链发星的距离改正数，并利用甚高频数据链发播。在数据链设备发射功率决定的范围内，播。在数据链设备发射功率决定的范围内，用户站接收这个改正数，对其实时定位数用户站接收这个改正数，对其实时定位数据进行校正，从而获得更高精度的定位结据进行校正，从而获得更高精度的定位结果。果。2022-5-145差分差分GPS系统示意系

19、统示意2022-5-146差分差分GPS提高精度的缘由提高精度的缘由n差分差分GPS能够消除能够消除共通性误差共通性误差n基准站和用户站间距与相对卫星的距离不基准站和用户站间距与相对卫星的距离不可比拟可比拟n在基准站的误差近似于用户站的误差在基准站的误差近似于用户站的误差n差分差分GPS提高精度限于提高精度限于有限范围有限范围2022-5-1476. 本地增强系统（本地增强系统（LAAS） LAAS由地面和机载设备组成。地面设备由地面和机载设备组成。地面设备包括基准接收机、包括基准接收机、LAAS地面设施、地面设施、VHF数据广播发射机。数据广播发射机。LAAS机载设备与地面机载设备与地面设备

20、相配合。设备相配合。2022-5-148LAAS的效益的效益n飞机的飞机的定位误差小于定位误差小于1米，覆盖范围米，覆盖范围23NM。n LAAS辅助辅助GPS改善航空器在机场进近和着陆改善航空器在机场进近和着陆期间的安全。期间的安全。n LAAS能够能够提供提供I/II/III类精密进近类精密进近所要求的高所要求的高精度、高可用性和完好性信号。精度、高可用性和完好性信号。n使服务灵活性和用户运营成本极大改善。使服务灵活性和用户运营成本极大改善。2022-5-149LAAS组成示意组成示意2022-5-150LAAS VDB天线覆盖范围示意天线覆盖范围示意 2022-5-1517. 广域增强系

21、统（广域增强系统（WAAS） WAAS的组成：的组成： 广域基准站（广域基准站（WRS） 广域主控站（广域主控站（WMS） 地面地球站（地面地球站（GES） GEO卫星卫星2022-5-152通过通过GEO卫星广播修正电文卫星广播修正电文2022-5-153位于位于Alaska的的WAAS 基准站基准站2022-5-154WAAS在航空领域的应用在航空领域的应用 n离港和终端区域导航离港和终端区域导航精密离港、噪声缓解、精密离港、噪声缓解、更有效的机场布局、改善低高度监控能力、增加更有效的机场布局、改善低高度监控能力、增加IFR离场运行能力、减少运行中断。离场运行能力、减少运行中断。n机场场面

22、活动机场场面活动改善场面事态感知、改善场面改善场面事态感知、改善场面导航和监视。导航和监视。n航路导航航路导航更直接的航路（更直接的航路（RNAV）、增加飞）、增加飞机运用自行间隔、改善机载避撞能力。机运用自行间隔、改善机载避撞能力。n进近进近对所有跑道端口提供垂直引导、仪表进对所有跑道端口提供垂直引导、仪表进近、精密进近、灵活进近（曲线、偏飞等）、噪近、精密进近、灵活进近（曲线、偏飞等）、噪声缓解、平行进近、降低最低标准、减少运行中声缓解、平行进近、降低最低标准、减少运行中断。断。 2022-5-155WAAS的效益的效益 n垂直和水平定位精度达到垂直和水平定位精度达到7米；米；n缩小了间隔

23、标准；缩小了间隔标准；n在无风险情况下提高了指定空域的容量；在无风险情况下提高了指定空域的容量；n使用更直接的飞行航路；使用更直接的飞行航路；n提供新的精密进近服务；提供新的精密进近服务； n减少并简化了机载设备；减少并简化了机载设备； n从老的或更昂贵的陆基导航设备（包括：从老的或更昂贵的陆基导航设备（包括：NDBs, VORs, DMEs, I 类类ILS）安装和维护中）安装和维护中节约成本投入。节约成本投入。2022-5-156LAAS和和WAAS在航空中的应用在航空中的应用 2022-5-1578. 基于航空器的增强系统（基于航空器的增强系统（ABAS） 由于单纯的卫星信号不能满足仪表

24、飞行规由于单纯的卫星信号不能满足仪表飞行规则规定的导航要求，则规定的导航要求，利用利用GNSS机载设备，机载设备，综合综合GNSS信息与机上其他可用信息，使信息与机上其他可用信息，使卫星导航信号得到增强，卫星导航信号得到增强，满足飞行所需的满足飞行所需的性能要求。性能要求。2022-5-158ABAS采用的技术采用的技术 RAIM (接收机自主完好性监控接收机自主完好性监控) 利用多利用多余卫星信号检测和判断，排除故障卫星信余卫星信号检测和判断，排除故障卫星信号。号。 （排列组合，五中判一，六中除一）（排列组合，五中判一，六中除一） AAIM (飞机自主完好性监控飞机自主完好性监控) GPS与

25、机与机载设备组合应用，弥补载设备组合应用，弥补GPS的缺陷。的缺陷。 （GPS/ INS，GPS/DME等）等）2022-5-159ABAS组成示意组成示意2022-5-1609. 基于卫星的增强系统基于卫星的增强系统(SBAS) 利用同步卫星（利用同步卫星（GEOS）在广阔地理空间，）在广阔地理空间，发播修正卫星导航信号的电文。发播修正卫星导航信号的电文。 目前有目前有5个个SBAS服务提供者：服务提供者：美国的美国的WAAS、欧盟的欧盟的EGNOS、日本的日本的MSAS（广域增强系统，满足日本空域内航路到（广域增强系统，满足日本空域内航路到精密进近导航应用）、精密进近导航应用）、印度的印度

26、的GAGAN（GSAT- 4卫星覆盖印度空域，在亚太区卫星覆盖印度空域，在亚太区域提供域提供SBAS无缝隙覆盖，无缝隙覆盖，2008年投入使年投入使用）、用）、澳大利亚的澳大利亚的GRAS。2022-5-161SBAS 组成示意组成示意2022-5-162MTSAT简介简介n鉴于航空运行中，高性能是对航空卫星鉴于航空运行中，高性能是对航空卫星系统的基本要求，该系统的卫星和地面系统的基本要求，该系统的卫星和地面设施都是双系统，运行中出现卫星干扰，设施都是双系统，运行中出现卫星干扰，地震引发灾害时有足够的冗余。地震引发灾害时有足够的冗余。nMTSAT的多功能体现在：空中交通管的多功能体现在：空中交

27、通管理，气象观测理，气象观测。2022-5-163MTSAT结构结构2022-5-164MTSAT的通信的通信功能功能 n飞飞机与地面管制中心依靠卫星连通。不机与地面管制中心依靠卫星连通。不受地形障碍的影响。受地形障碍的影响。nVHF直线传播，地形遮掩影响信号传播直线传播，地形遮掩影响信号传播nHF信道短信道短缺，电离层条件差时很难利用缺，电离层条件差时很难利用电离层反射建立通信信道电离层反射建立通信信道 。2022-5-1652022-5-166MTSAT的导航的导航功能功能n改善四个性能指标，为飞行建立灵活航改善四个性能指标，为飞行建立灵活航线。线。n发射类似发射类似GPS信号，有信号，有

28、第第25颗颗GPS卫星卫星之称。之称。2022-5-1672022-5-168MTSAT的监视的监视功能功能n雷达监视以外区域，监视靠话音报告。飞机雷达监视以外区域，监视靠话音报告。飞机通过通过MTSAT把卫星定位信息发送给地面把卫星定位信息发送给地面ATC设施，能够设施，能够对雷达覆盖范围以外的飞机实施对雷达覆盖范围以外的飞机实施准确监视准确监视。减轻飞行员和管制远的工作负荷，。减轻飞行员和管制远的工作负荷，改善了飞机监视能力，提高了飞行安全。改善了飞机监视能力，提高了飞行安全。n该功能能该功能能够提高交通容量，还能够在有限时够提高交通容量，还能够在有限时间内，在空域可用条件下选择最佳飞行航

29、路。间内，在空域可用条件下选择最佳飞行航路。 2022-5-1692022-5-17010. 陆基增强系统陆基增强系统(GBAS) 在有限地理区域范围内，提高卫星导航系在有限地理区域范围内，提高卫星导航系统的四个性能指标。地面站经过精密定位，统的四个性能指标。地面站经过精密定位，将检测到的时钟和其他误差通过将检测到的时钟和其他误差通过VHF数据数据链发送给机载设备。精度达到链发送给机载设备。精度达到5米数量级，米数量级，可用于可用于II/III类仪表精密进近。相对地面站类仪表精密进近。相对地面站25海里范围内，可供机场全部跑道使用。海里范围内，可供机场全部跑道使用。但是，但是，GBAS功能不能

30、覆盖飞行全过程。功能不能覆盖飞行全过程。2022-5-171GBAS 组成示意组成示意2022-5-17211全球定位系统比较全球定位系统比较2022-5-173增强系统在民用航空中的应用增强系统在民用航空中的应用2022-5-17412. 卫星导航卫星导航应用举例应用举例2022-5-175卫星导航卫星导航应用应用n卫星导航卫星导航应用仅受限于人们的想象力！应用仅受限于人们的想象力！ （九十年代）九十年代）n公安（公安（VIP ） 金融金融 测量测量 地震形变（水坝地震形变（水坝位移监测）位移监测） n车辆导航车辆导航 特殊人员跟踪（老人小孩）特殊人员跟踪（老人小孩）2022-5-176北斗

31、导航定位系统北斗导航定位系统 n是我国第一代卫星导航定位系统是我国第一代卫星导航定位系统 n服务区域为中国及周边国家和地区服务区域为中国及周边国家和地区 n任何时间、任何地点，为用户确定其任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理所在的地理经纬度经纬度信息，并提供信息，并提供双向双向短报文通信短报文通信和和精密授时精密授时服务服务 2022-5-177北斗导航定位系统组成北斗导航定位系统组成n北斗导航定位卫星：北斗导航定位卫星：2颗地球同步卫星，颗地球同步卫星，承担地面控制中心与用户终墙的双向承担地面控制中心与用户终墙的双向无线电信号的中继无线电信号的中继 。n地面控制中心：无线电信号的发送接

32、地面控制中心：无线电信号的发送接收，及整个工作系统的监控管理。收，及整个工作系统的监控管理。n用户终端：接收地面控制中心经卫星用户终端：接收地面控制中心经卫星转发的测距信号。转发的测距信号。2022-5-178北斗导航定位系统的应用北斗导航定位系统的应用n可广泛应用于船舶运输、公路交通、可广泛应用于船舶运输、公路交通、铁路运输、海上作业、渔业生产、水铁路运输、海上作业、渔业生产、水文测报、森林防火、环境监测等众多文测报、森林防火、环境监测等众多行业，以及军队、公安、海关等其他行业，以及军队、公安、海关等其他有特殊指挥调度要求的单位。有特殊指挥调度要求的单位。2022-5-179北斗系统工作示意

33、北斗系统工作示意2022-5-180 二、先进导航技术二、先进导航技术 对空中交通的影响对空中交通的影响2022-5-181新航行系统组成及其关系新航行系统组成及其关系2022-5-1821区域导航（区域导航（RNAV） RNAV 是是Area NAVigation的缩写。的缩写。RNAV是一种是一种“导航方法导航方法”，允许飞，允许飞机按期望的航路飞行。机按期望的航路飞行。 “用户首选航路用户首选航路”（user preferred routes）。）。2022-5-183RNAV直飞航路直飞航路2022-5-184RNAV的优势的优势 根据空中气压、风向、风速选择航路；根据空中气压、风向、

34、风速选择航路；建立更直接航路，缩短飞行距离；开辟建立更直接航路，缩短飞行距离；开辟平行航路，增加航路流量；迂回绕开高平行航路，增加航路流量；迂回绕开高交通密度的终端区；应对计划和非计划交通密度的终端区；应对计划和非计划航路的变更；确定最佳等待航线；等。航路的变更；确定最佳等待航线；等。 2022-5-185RNAV的优势的优势nMIA-BOS航线飞行距离缩短了航线飞行距离缩短了85海里，海里， 那么飞行时间、燃油节约？那么飞行时间、燃油节约？2022-5-186RNAV的发展的发展n卫卫星导航系统直接获得飞机地理坐标星导航系统直接获得飞机地理坐标数据，直接与机载数据，直接与机载FMC交连后实现

35、交连后实现RNAV。使飞机建立或选择所需飞行。使飞机建立或选择所需飞行航线更灵活、更简便，并且不再受地航线更灵活、更简便，并且不再受地面导航台站限制。面导航台站限制。n星基导航意义上的星基导航意义上的RNAV 发展成为发展成为Random NAVigation的缩写。的缩写。2022-5-1872所需导航性能（所需导航性能（RNP） ICAO为了摆脱传统的强制性的一致为了摆脱传统的强制性的一致性航行设备规定和要求的作法，推出性航行设备规定和要求的作法，推出新航行系统同时，提出了崭新的所需新航行系统同时，提出了崭新的所需导航性能概念。导航性能概念。2022-5-188RNPnRNP是对在指定空域

36、运行必需的导航是对在指定空域运行必需的导航性能精度的表示，是利用导航性能描性能精度的表示，是利用导航性能描述空域、航路和程序要求的概念。述空域、航路和程序要求的概念。n用用RNP描述应用非常灵活，可以针对描述应用非常灵活，可以针对单独一个进近程序，或者是一个大范单独一个进近程序，或者是一个大范围的空域。围的空域。2022-5-189在航路运用的在航路运用的RNP类型类型类类 型型定位精度定位精度(95%)应应 用用 RNP11.0海里海里(1.85km) 允许使用灵活航路允许使用灵活航路RNP44.0海里海里(7.4km)实现两个台点间建立航路实现两个台点间建立航路RNP1010海里海里(18

37、.5km)地面缺少导航台的空域地面缺少导航台的空域RNP2020.0海里海里37.0km) 提供最低空域容量的提供最低空域容量的ATS2022-5-190图示图示RNP2022-5-191RNP概念可以用于全部飞行阶段概念可以用于全部飞行阶段 2022-5-192广义理解广义理解RNP飞机能力飞机能力 + 导航服务层次导航服务层次 = 空域的享用权空域的享用权表面看来，表面看来，RNP是对机载导航系统精度要求是对机载导航系统精度要求的概念。实际上，的概念。实际上，RNP对对一个区域、空域、一个区域、空域、航路、航空器装备、程序、运行等方面都产航路、航空器装备、程序、运行等方面都产生着影响生着影

38、响 。 2022-5-193对航空器的影响对航空器的影响n在在737-900技术验证飞机上，主飞行显示器上技术验证飞机上，主飞行显示器上引入引入导航性能刻度（导航性能刻度（NPS） 装置装置， NPS适合适合于于RNP概念运用。概念运用。 nNPS提供提供上上/下，左下，左/右航路指示右航路指示，使飞行员，使飞行员对位置感知和导航性能判断更直接。具有简对位置感知和导航性能判断更直接。具有简化飞行显示和通过使具有更高精度的飞机占化飞行显示和通过使具有更高精度的飞机占用更窄航道提高空域容量的能力。用更窄航道提高空域容量的能力。nFMC能力需要升级和更新能力需要升级和更新。2022-5-194RNP

39、在飞行仪表上的显示在飞行仪表上的显示 2022-5-195对空域的影响对空域的影响-空域块空域块2022-5-196应用应用RNP产生产生的效益的效益 n减小飞行间隔；减小飞行间隔；n增加空域容量；增加空域容量；n提高空域利用率。提高空域利用率。 2022-5-1973RNP RNAV RNP RNAV 是是ICAO手册中的精度标准与包手册中的精度标准与包容（容（containment）要求、区域导航、性能标）要求、区域导航、性能标准的综合概念。准的综合概念。 用用RNP RNAV确定的空域，其性能采用包容确定的空域，其性能采用包容地带表示。相关参数有：精度、包容地带完地带表示。相关参数有：精

40、度、包容地带完好性、包容地带连续性和包容区域。好性、包容地带连续性和包容区域。 2022-5-198RNP RNAV性能指标性能指标n精度与精度与RNP的相同。包容区域为的相同。包容区域为2 x RNP。包容地带完好性为每飞行小时。包容地带完好性为每飞行小时99.999%。连续性为在预期运行时间。连续性为在预期运行时间内无未知中断概率内无未知中断概率99.99%。实际应用。实际应用中，终端区和进近运行时，可能有更中，终端区和进近运行时，可能有更严格的要求指标。严格的要求指标。2022-5-199RNP与与RNP RNAV的区别的区别2022-5-1100RNP RNAV过渡过渡策略策略 近期，

41、利用全部可用的导航手段实现近期，利用全部可用的导航手段实现RNAV应用。目前可用的导航手段包括：应用。目前可用的导航手段包括：卫星导航系统、陆基导航系统、自主导航卫星导航系统、陆基导航系统、自主导航设备等。设备等。 中期，重点向星基的中期，重点向星基的RNP RNAV过渡。过渡。 2022-5-1101RNP RNAV的优势的优势 RNP RNAV能够使可靠的可预报的可重复的导航能够使可靠的可预报的可重复的导航功能与标准化的机载设备更一致；功能与标准化的机载设备更一致； RNAV和和RNP是改善空域和飞行的工具（超障是改善空域和飞行的工具（超障 飞飞行间隔行间隔 空域设计）；空域设计）； 未来

42、航行系统运行环境将更多地依赖于地理坐标未来航行系统运行环境将更多地依赖于地理坐标导航，仪表程序和飞行航路将不必一定飞越地面导航，仪表程序和飞行航路将不必一定飞越地面导航设备规定的航路点；导航设备规定的航路点； 可预报的可重复的飞行航路将对全球可预报的可重复的飞行航路将对全球CNS/ATM规划和实现自由飞行概念提供保证。规划和实现自由飞行概念提供保证。2022-5-1102RNP RNAV的优势示意的优势示意2022-5-1103满足满足RNP RNAV要求的要求的导航系统导航系统 nGNSSnGNSS/INSnDME/DME/INS 2022-5-1104 美国标准美国标准的的 RNP RNA

43、V类别类别RNP RNAV 类别类别典型应用典型应用标称精度标称精度95%空中包容区域空中包容区域RNP2 RNAV航路航路2 NM 4 NMRNP1 RNAV终端区终端区1 NM 2 NMRNP0.3 RNAV进近进近0.3 NM 0.6 NM2022-5-1105 三、关注新技术和应用三、关注新技术和应用 作好迎接新系统准备作好迎接新系统准备 2022-5-1106n附件附件10变厚了变厚了2022-5-1107未来航空运输发展对导航的要求未来航空运输发展对导航的要求n提高定位精度，提供位置预报能力，使提高定位精度，提供位置预报能力，使飞飞机精确飞行，并在最佳剖面飞行。机精确飞行，并在最佳

44、剖面飞行。n导航系统定位精度的提高有助于减小间隔导航系统定位精度的提高有助于减小间隔的最低标准。的最低标准。nGNSS是无缝隙导航的解决方案。是无缝隙导航的解决方案。 2022-5-1108“所需性能所需性能”概念的发展概念的发展nRNP是新航行系统中新的重要概念。是新航行系统中新的重要概念。n根据根据RNP成功应用，成功应用，ICAO正在制定正在制定RCP、RMP、RATMP、RTSP。n“基于性能基于性能”概念正在渗透。概念正在渗透。2022-5-1109新航行系统新增成分新航行系统新增成分2022-5-1110卫星导航支持新的进近方式卫星导航支持新的进近方式 n横向导航横向导航(LNAV

45、)进近进近类似传统的非精密进近。由于类似传统的非精密进近。由于没有垂直引导，进近最低标准比其他的要高。飞机采用没有垂直引导，进近最低标准比其他的要高。飞机采用增量下降而不是沿下滑道到达决断高度上。决断高度值增量下降而不是沿下滑道到达决断高度上。决断高度值比比LNAV/VNAV进近的大。进近的大。n横向导航横向导航/垂直导航垂直导航(LNAV/VNAV)进近进近类似具有垂直类似具有垂直引导的传统的非精密进近。引导的传统的非精密进近。98年提出，垂直引导飞机到年提出，垂直引导飞机到达距触地点达距触地点3800米处，平均决断高度为米处，平均决断高度为350米，具有垂直米，具有垂直告警功能，具有告警功

46、能，具有20-50米的精度解算能力。因为比米的精度解算能力。因为比LNAV更安全，将被广泛应用。更安全，将被广泛应用。nGNSS着陆系统着陆系统(GLS)精密进近精密进近高精度的进近。高精度的进近。2022-5-1111新的进近方式新的进近方式LNAV/VNAV 350LPV 250ILS 2003o2022-5-111218种仪表进近类别种仪表进近类别nILS, LOC, LOC-DME, LDA, BCRS, SDF, VOR, 机场机场VOR, VOR-DME, VOR-ARC, NDB,机场机场NDB, NDB-DME, NDB-NDB, ASR, PAR, RNAV 3-D, 和和R

47、NAV 2-D。2022-5-1113综合进近导航概念综合进近导航概念nIntegrated Approach Navigation（IAN）n把把18种进近逐渐减少到几种或一种。种进近逐渐减少到几种或一种。n实现飞机在实现飞机在“隧道隧道”里飞行，在里飞行，在“针状针状”航道上进近和着陆。航道上进近和着陆。2022-5-1114现在现在明天明天未来未来VOR-DMESDFLDANDBVORLOC-DMEBCRSVOR-ARCILSNDB-DMEPARLOCNDB-DMERNAV 3-DRNAV 2-D机场机场NDB NDB-NDBRNAV (RNP)ASRILS/GLS (xLS)Speci

48、alsSpecialsRNAV (RNP)III类类进近类别的演进进近类别的演进(多多少少)机场机场VOR2022-5-1115“新技术新技术” (部分部分) Global Positioning System (GPS) Landing Systems (GLS) Ground-based/Space-based Augmentation Systems Data link communication Alerting for runway awareness RVSM (Reduced Vertical Separation) Turbulence detection systems Vertical Situation Displays Surface map displays RNP (Reqd Nav Perf) Highway-in-the-sky displays RCP (Reqd Comm Perf) Traffic displays RMP (Reqd Monitoring Perf) Graphical flight planning RNAV (Area Navigation) Cursor control device