北斗衛星導航系統在航空領域中的應用與發展

張彬娜

摘 要：北斗衛星導航系統是我國新研發的衛星導航與定位系統，在信息化社會中，北斗衛星導航系統的出現和廣泛應用為我國國民經濟發展起到了重要作用。其具備精準度高，操作簡便，全天候，速度快，成本低等特點，應用領域也越來越廣泛，本文簡要介紹了北斗衛星導航系統在航空領域的應用與發展。

關鍵詞：北斗衛星導航系統；航空應用；技術發展

一、北斗衛星導航系統定義

北斗衛星導航系統（BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System）是我國自主研發、獨立運行的全球性衛星導航系統，其建設目標為：使衛星導航系統能夠獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的運行，從而促進我國衛星導航產業的發展，加大衛星導航在我國國民經濟的應用范圍，鞏固和完善國家衛星導航產業的支撐、推廣、保障體系。

北斗系統具有：定位快，全天候、全球性的特征；短報文通信，一次可以傳送多達120個漢字信息，精度高，可達50納秒。

二、定位原理

北斗衛星導航系統的定位原理是根據已測知的衛星與用戶接收機之間的距離，再綜合多顆衛星的數據，計算得知接收機的具體位置。為實現這一目標，可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中檢索確定衛星的位置。

用衛星信號傳播到用戶所經歷的時間乘以光速可知用戶與衛星的距離（由于不可避免的干擾因素，如：大氣層、電離層的干擾作用，用這種計算方式所得的距離并不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距：PR），當北斗衛星導航系統衛星正常運作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。

三、北斗衛星導航系統的應用

（一）飛機導航

導航即引導航行的意思，也就是正確的引導飛機沿預定的航線，按照要求的精度，在指定的時間內將飛機引導到目的地。最單純的導航系統， 其主要特征是僅向用戶提供位置、航速、航向和時間信息，不需要通信系統。

但是也能夠引導飛機完成要求的航向和航線任務，北斗衛星導航系統在無人機領域應用非常廣泛，也是檢驗飛行性能好壞的一項關鍵指標。

（二）航路劃定

航路是由國家統一劃定的具有一定寬度的空中通道。航路劃定的目的是維護空中交通秩序，提高空間利用率，保證飛機飛行安全。

航路的有效劃分可以實現空域劃分最優化、有效控制空中交通流量以及管理飛行路徑。通過種種研究和實驗證明，北斗衛星導航系統和洋區航路對北斗衛星導航系統的導航精度完善性和可用性的要求，不僅如此，其精度也達到了大陸空域航路的要求。

（三）導彈制導

北斗衛星導航系統制導的原理是：利用安裝在導彈上的北斗衛星導航接收機，接收至少4顆衛星發出的導航信息，來修正制導導彈的飛行線路，提高導彈制導的精度。還可以用于遠程導彈的精確制導。

GPS在此方面已經有了成功案例，如美國“戰斧”由巡航導彈改裝為BlockⅢ型，其主要區別是改裝后的導彈其GPS接收機和天線系統的改變，圓概率由原先的9米降為3米。北斗衛星導航系統同樣也可以實現GPS的功能。

（四）飛行監視和控制

地面監視控制通過通信系統可以實時監測飛機位置、速度、航向、時間等多個狀態參數，根據這些參數可以了解飛機自主航路和狀態等信息，及時矯正飛行航路。

北斗衛星導航系統技術的出現，取代了原本復雜、龐大的傳統測量技術，為航空測量提供了精度高、用時短、設備簡單的技術服務。

（五）航天航空測量設備的標校

飛行器在飛行前必須經過準確的標校才能確保其運行可靠。而一般的標校方法有測量難度大、設備沉重、費用高等缺點，如果在校飛時在飛機上裝上北斗衛星導航系統接收器，則可以根據北斗衛星導航系統動態定位技術，精確確定飛機動態位置、速度、加速度等動態參量，這樣不僅提高了測量精確度，還克服了傳統技術的諸多缺點。

（六）北斗衛星導航系統航空攝影測量

北斗衛星導航系統航空攝影測量有以下三點：

第一，以航拍為基礎，獲得達到相關技術要求標準的照片資料；第二，相應的控制點測量工作的順利完成要以處理好航拍相片為基礎；再次，依據像控點布設具體方案開展選點工作，并且計算行內業平差。與此同時，檢核相關的外業數據。

四、北斗衛星導航系統發展

北斗衛星導航系統和美國的GPS、俄羅斯的GLONASS相比，增加了通訊功能，無需其他通信系統支持，具備與GPS精度相當的全天候快速定位能力。

覆蓋中國及周邊國家和地區，24小時全天候服務，無通信盲區；基于它的眾多特點，在航空領域的發展更不可小覷，在傳統陸基導航的基礎上，現代軍用運輸機、殲敵機、戰斗機等都在陸續裝備北斗衛星導航系統。其全天候、全球性的導航服務，及不受地理與地形影響的特征，為各種飛機或飛行器提供技術保障，提高了航空的安全性。

參考文獻：

[1] 劉美生.全球定位系統及其應用綜述（三）— GPS的應用[J].中國測試技術，2007（01）.

[2] 文富忠.GPS及其在航海航空領域的應用前景[J].無線電工程，2002（32）.

[3] 呂小平."北斗"在我國民用航空的發展和應用[J].中國民用航空，2011（128）.