淺談GPS在飛機上的應用及維護

房勇

摘 要 GPS為航空器提供了精確的導航功能，運行非常可靠，極大地加強了航空器飛行方位的精確性及可靠性。GSP導航通信系統的兩大系統——機載系統和地面系統的內部構成，以及兩大系統的常見故障和排除方法。

關鍵詞 GPS;定位;衛星;故障;維護

引言

隨著科學的日益發展，民用航空對導航的要求也日益提高，飛機如果沒有導航的作用，就會在空中完全迷失方向。美國的全球定位系統（GlobalPositioningSystem，即GPS）導航出現后，對于民用航空具有非常重要的作用[1]。GPS不僅為導航和定位提供了有效的手段，同時還具有精確授時功能，具有取代目前正在使用中的諸多無線電導航系統的潛力，對無線電導航系統以至整個導航系統未來的發展將產生深遠的影響。GPS導航通信系統分為兩大部分—機載系統、地面系統。

1GPS衛星星座由

21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成的GPS衛星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內，軌道傾角為55度[2]，各個軌道平面之間相距60度，即軌道的升交點赤經各相差60度。每個軌道平面內各顆衛星之間的升交角距相差90度，在兩萬公里高空的GPS衛星中，一個軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度，當地球對恒星來說自轉一周時，它們繞地球運行二周，即繞地球一周的時間為12恒星時。這樣，對于地面觀測者來說，每天將提前4分鐘見到同一顆GPS衛星。位于地平線以上的衛星顆數隨著時間和地點的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。在用GPS信號導航定位時，為了結算測站的三維坐標，必須觀測4顆GPS衛星，稱為定位星座。這4顆衛星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。

2機載系統的常見故障及排除系統

2.1 無法開機故障的排除故障工作

人員將機載系統安裝調試后，打開開關卻發現系統根本沒有任何反映。故障排除：打開系統機器，用萬用電表進行測量，線路、儀器一切正常，發現燒壞保險絲。插入新保險絲，仍無法開機，發現保險絲再次燒壞。電源是21伏蓄電瓶直流電，猜測是電源輸入錯誤。裝入新保險絲，反插插頭，開機正常。維護：電瓶必須經常更換，每種電瓶直流電的正負極需要重新標定，機載系統對直流電進出要求嚴格準確，故一定要在安裝前檢查正負極是否與機載系統輸入正負極吻合，再進行連接，并進行固定，以免發生松動和反連接，鑒于機載系統有自我保護功能，否則后果不堪設想。GPS2死機。

2.2 故障的排除

故障在飛機人工增雨作業中，機載GPS系統發射信號時經常出現死機狀態，待系統重新啟動系統發射信號恢復正常。故障排除：檢修時考慮到高空氣流較大，飛機顛簸，引起機載系統連接出現松動等原因，但打開機器后，將螺釘、電線、接口重新加固，仍無法排除故障。在機載系統不連接UHF天線時，系統工作正常。對機載系統工作中的單個組件工作電壓進行測量，發現UHF電臺發射信號時電壓出現不穩，即UHF電臺發射信號時候電臺電壓值和不發射信號時電壓值不同，導致發射信號時電臺由于電壓變小出現死機。由于機載系統額定的電壓是21伏直流電，故無法增加蓄電池電壓，為增加電臺工作電壓，采取減少主板電阻，減少主板所占有的電壓，以此來增加電臺所占有的電壓。措施采取后，重新調試主板程序。SPG機載系統在地面試機時采用微型發射天線，其工作恢復正常，但在飛行系統發射信號時仍出現死機。是否飛機發射信號對GSP系統發射機的信號會造成干擾和阻斷，經過斷開機載系統發射天線后故障不出現的試驗，證實飛機發射信號對系統沒有影響。重新檢查系統電路后，發現機載系統內的線路沒有進行屏蔽處理，估計電臺發射信號可能對主板電壓的穩定性產生影響。為解決發射信號對主板的干擾問題，加大主板與連接天線的發射線之間的距離，避免發生干擾。采取此措施后重新開機，機載SPG系統在飛行時發射、接收信號正常，故障排除。

3地面系統的常見問題及其解決

地面系統的電源是022伏交流電，這個是和機載系統有著根本的區別，有時候將機載系統和地面系統同放在一起的時候應該特別注意的就是接入機載系統和地面系統的電源問題，即使有保護裝置，將022伏電源接入機載系統也是會造成摧毀性破壞。機載系統和地面系統功率在確定好駐波比的前提下，適當調大電臺功率對于傳輸比較有利，但不是功率越大越好。選擇通訊點時候。要充分考慮當地空中頻率干擾問題，盡量避開干擾較多的頻段。地面接收系統只有將波段和空中發射系統的波段一樣才能夠將作業實時狀況完整地記錄下來。不過由于受到機載天線硬件有效發射距離MK032和地面接收點太少的限制，航線有時候不能夠完整的記錄，這種現象有時候體現在對省內區域遠距離的飛行軌跡不能夠完整記錄。地面天線應該采用全向增高天線，天線根部要設有地網，要做到防水、防潮濕、防結冰。地面的天線長度不適宜超過5米。地面天線朝向天空的方向不能夠有遮擋物，不然會嚴重影響接收圖像的連續性或者成功性。

4結束語

環境比較復雜，隨著先進的探測技術和不斷更新的先進設備，在保持現有系統正常運行的情況下，繼續開發更適合作業的精密、簡便、耐用的系統是必需的。GPS導航通信系統對空地配合進行作業方案的預定、修改，實現空地一體化有重要的意義。

參考文獻

[1] 劉基余.GPS導航定位原理與方法[M].北京：科學出版社，2003：77-86.

[2] 徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，2008：10-14.

作者簡介

肖青（1984-），男;學歷：碩士研究生，助理工程師，現就職單位：中國民用航空飛行校驗中心，研究方向：機務電子維修技術與管理。