智能導(dǎo)航運(yùn)行及應(yīng)用研究

張晨暉

（廣西機(jī)場(chǎng)管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530031）

民用航空器如果要確保實(shí)現(xiàn)更加良好的穩(wěn)定安全運(yùn)行狀態(tài)，那么必須通過(guò)采取實(shí)時(shí)性的自動(dòng)導(dǎo)航定位儀器用于技術(shù)輔助。在當(dāng)前的現(xiàn)狀下，智能導(dǎo)航的自動(dòng)化與數(shù)字化導(dǎo)航定位模式正在被廣泛采用于民航設(shè)施的飛行控制過(guò)程，充分展現(xiàn)了智能導(dǎo)航系統(tǒng)本身具有的定位精準(zhǔn)性以及可靠性優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，創(chuàng)新采用智能導(dǎo)航系統(tǒng)輔助下的民航飛行定位形式具有突顯的安全保障作用。

1 智能導(dǎo)航系統(tǒng)的基本技術(shù)原理

智能式的民航設(shè)施自動(dòng)導(dǎo)航定位裝置能夠采取直接連接于民航監(jiān)測(cè)中心系統(tǒng)的形式來(lái)傳遞實(shí)時(shí)性的民航運(yùn)行反饋數(shù)據(jù)，進(jìn)而有效防范民航設(shè)施出現(xiàn)飛行路徑?jīng)_突、航班運(yùn)行延誤、自然災(zāi)害氣候引發(fā)航空飛行事故等重大災(zāi)害影響，充分體現(xiàn)了裝載智能導(dǎo)航移動(dòng)定位設(shè)施對(duì)于保護(hù)民航安全飛行的作用價(jià)值[1]。

民航設(shè)施專用的導(dǎo)航定位技術(shù)手段經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)期的演變創(chuàng)新，民航導(dǎo)航的傳統(tǒng)技術(shù)路徑體現(xiàn)在地面導(dǎo)航臺(tái)的信號(hào)發(fā)送與接收，據(jù)此實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)航空器進(jìn)入正確運(yùn)行軌跡的目標(biāo)，并且全面監(jiān)測(cè)民航設(shè)備的實(shí)時(shí)飛行移動(dòng)狀態(tài)[2]。采取智能形式的飛行器移動(dòng)導(dǎo)航以及實(shí)時(shí)自動(dòng)化定位機(jī)載裝置，能更加有益于航空器的飛行狀態(tài)得到精準(zhǔn)的測(cè)試傳輸，并且對(duì)于實(shí)時(shí)性的航空器異常狀況進(jìn)行了及時(shí)的防范調(diào)整。

導(dǎo)航定位工作的具體流程普遍呈現(xiàn)出復(fù)雜性，從而導(dǎo)致了人工進(jìn)行導(dǎo)航定位的指標(biāo)數(shù)據(jù)采集工作將會(huì)存在比較顯著的難度。對(duì)于導(dǎo)航定位工作的實(shí)施過(guò)程而言，采取智能導(dǎo)航設(shè)備的輔助技術(shù)具有非常突出的技術(shù)實(shí)踐優(yōu)勢(shì)。智能導(dǎo)航設(shè)備能夠有效替代技術(shù)人員的人工測(cè)量控制操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了保障數(shù)據(jù)結(jié)論精確以及節(jié)約導(dǎo)航實(shí)踐資源的目標(biāo)。現(xiàn)階段的導(dǎo)航定位工作必須要得到精細(xì)化的技術(shù)指標(biāo)，據(jù)此進(jìn)行合理科學(xué)的智能導(dǎo)航定位，提升智能導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)用價(jià)值。建立在智能導(dǎo)航設(shè)備作為自動(dòng)化控制技術(shù)保障前提下的創(chuàng)新技術(shù)形式，更加有益于導(dǎo)航定位工作的綜合效益得到最大化的實(shí)現(xiàn)，確保經(jīng)過(guò)完整采集獲取的定位測(cè)量各項(xiàng)基本數(shù)據(jù)能夠滿足導(dǎo)航定位工作的需求。

2 智能導(dǎo)航的運(yùn)行模式

2.1 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

智能導(dǎo)航的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊必須要嚴(yán)格保證符合航空器的精準(zhǔn)定位需求，現(xiàn)階段主要考慮到布置自動(dòng)化的驅(qū)動(dòng)傳感模塊，并且將其設(shè)計(jì)為智能導(dǎo)航設(shè)備的系統(tǒng)核心組成模塊。通過(guò)采取自動(dòng)形式的機(jī)載移動(dòng)編碼器模塊，應(yīng)當(dāng)能夠支撐實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的智能定位測(cè)量操作，從而體現(xiàn)機(jī)載航空自動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備的良好使用價(jià)值。通常情況下，對(duì)于機(jī)載智能形式的導(dǎo)航模塊應(yīng)當(dāng)能夠全面連接于網(wǎng)絡(luò)控制中心的電源模塊、系統(tǒng)總線以及系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模塊，并且還需要保證在系統(tǒng)模塊的適當(dāng)部位配置主芯片的微型處理器[3]。具備強(qiáng)大通信使用功能的中央控制器應(yīng)當(dāng)連接于機(jī)載移動(dòng)形式的通信接口設(shè)備，有效達(dá)到全面連通各個(gè)導(dǎo)航定位模塊的目標(biāo)。

2.2 自動(dòng)傳感器布局

自動(dòng)傳感器最為關(guān)鍵的價(jià)值作用就是全面監(jiān)測(cè)并且精確傳輸民航運(yùn)行的全過(guò)程數(shù)據(jù)信息，因此決定了自動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)布局形式應(yīng)當(dāng)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)合理程度的優(yōu)化。采取導(dǎo)航定位控制模式下的自動(dòng)傳感器主要涉及精度較高的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)發(fā)送，其中重點(diǎn)設(shè)計(jì)為激光測(cè)距、時(shí)間測(cè)距與超聲波測(cè)距的移動(dòng)形式傳感器。由此可見(jiàn)，自動(dòng)定位以及自動(dòng)導(dǎo)航形式的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)交互式的民航數(shù)據(jù)信號(hào)動(dòng)態(tài)采集，進(jìn)而有效保障了民航在執(zhí)行航空飛行整個(gè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，防止存在民航導(dǎo)航數(shù)據(jù)的傳輸延遲風(fēng)險(xiǎn)[4]。

2.3 導(dǎo)航定位設(shè)計(jì)

導(dǎo)航定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前主要采用移動(dòng)傳感器以及激光測(cè)距儀，以上兩種非常關(guān)鍵的導(dǎo)航定位布局設(shè)計(jì)形式都應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新采用于民航安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。具體而言，全面設(shè)計(jì)智能化與數(shù)字化的民航導(dǎo)航定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)集中體現(xiàn)在激光測(cè)距儀的規(guī)格形式合理選擇，同時(shí)還要充分關(guān)注于測(cè)距儀的實(shí)時(shí)運(yùn)行控制方案采用[5]。導(dǎo)航定位的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)人員通過(guò)創(chuàng)新采用實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航定位自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠客觀分辨得到航空器所在的飛行角度以及距離因素，有效實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位功能設(shè)計(jì)科學(xué)決策方案的有力支撐。

2.4 智能通信電源設(shè)計(jì)

智能式的民航通信電源具有持續(xù)提供民航設(shè)備能源支撐的重要作用，民航通信專用的智能化電源設(shè)備系統(tǒng)大體應(yīng)當(dāng)包含直流供電與交流供電的常用供電表現(xiàn)形式。智能形式的民航通信電源基本組成結(jié)構(gòu)目前主要包含了UPS 的交流形式電源、直流形式的系統(tǒng)供電電源，以上兩個(gè)重要的電源系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分都應(yīng)占據(jù)突出的電源系統(tǒng)地位[6]。智能形式的民航系統(tǒng)蓄電池具備較大的蓄電使用容量，能夠促使達(dá)到相對(duì)更長(zhǎng)的電池裝置平均使用年限。智能通信電源若要保證實(shí)現(xiàn)智能民航通信的正常使用功能，那么必須配備更加完善以及齊全的高頻系統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源。現(xiàn)階段的高頻開(kāi)關(guān)電源核心設(shè)備技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)較為全面的優(yōu)化整改，智能電源裝置總體上已經(jīng)表現(xiàn)為更小體積、更高層次的供電平穩(wěn)程度與更低的波動(dòng)頻率特征。運(yùn)用模塊化與集成化的基本思路方法來(lái)組成完整程度較高的智能供電電源，確保對(duì)于電源各個(gè)組成模塊的系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)載予以均勻的分散設(shè)計(jì)。

3 智能導(dǎo)航的應(yīng)用技術(shù)方案

3.1 保障航空器的穩(wěn)定安全運(yùn)行

航空器的基本運(yùn)行安全只有獲得更加可靠的保障，民航乘客以及機(jī)組人員的自身安全利益才不至于遭受到民航突發(fā)飛行事故帶來(lái)的損害。采取智能引導(dǎo)模式的航路運(yùn)行設(shè)計(jì)方案，能夠做到有效防止民航設(shè)備在常規(guī)航行的過(guò)程中出現(xiàn)偏離設(shè)定航線軌跡的狀態(tài)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備必須要保證對(duì)于實(shí)時(shí)性的告警數(shù)據(jù)信號(hào)予以完整的傳送。現(xiàn)階段應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新采用智能引導(dǎo)航路的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)，促使達(dá)到更好的空域利用效率指標(biāo)[7]。民航飛行設(shè)備如果存在了某種程度的飛行軌跡異常，或者存在機(jī)身的振動(dòng)頻率明顯增高發(fā)展特征，則必須要及時(shí)進(jìn)行上述的飛行異常形成根源排查，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)民航事故隱患的妥善解決。

例如，ABAS技術(shù)包括接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)（RAIM）和機(jī)載自主完好性監(jiān)測(cè)技術(shù)（AAIM）：前者使用接收機(jī)的冗余觀測(cè)信息進(jìn)行完好性監(jiān)測(cè)，后者與慣性導(dǎo)航、氣壓高度表/無(wú)線電高度表等組合進(jìn)行完好性監(jiān)測(cè)和性能改善。智能導(dǎo)航設(shè)備屬于自動(dòng)化以及智能化的航拍設(shè)施系統(tǒng)，因此能夠做到有效替代民用航空器的傳統(tǒng)控制技術(shù)形式。智能導(dǎo)航設(shè)備的輔助技術(shù)形式具有良好的地形適應(yīng)性、應(yīng)用過(guò)程的靈活性、測(cè)量結(jié)果的實(shí)時(shí)性等，因此決定了智能導(dǎo)航設(shè)備能夠廣泛采用于現(xiàn)階段的導(dǎo)航實(shí)踐工作。在涉及復(fù)雜程度較高的特殊航拍過(guò)程而言，結(jié)合智能導(dǎo)航設(shè)備作為輔助攝影航拍手段的測(cè)量過(guò)程更加有助于取得精確完整的數(shù)據(jù)結(jié)果，有效克服了地勢(shì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的測(cè)量技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)有智能導(dǎo)航設(shè)備集中體現(xiàn)在攝影儀器設(shè)備的全面搭載，通過(guò)合理縮小智能導(dǎo)航設(shè)備自動(dòng)化搭載平臺(tái)的結(jié)構(gòu)體積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了智能導(dǎo)航設(shè)備良好的拍攝過(guò)程便攜優(yōu)勢(shì)。

3.2 合理拓展智能導(dǎo)航的系統(tǒng)空域容量

目前，智能導(dǎo)航的設(shè)備系統(tǒng)現(xiàn)有空域容量仍然未能促進(jìn)實(shí)現(xiàn)必要的拓展。智能導(dǎo)航的系統(tǒng)空域容量只有得到相應(yīng)的拓展，導(dǎo)航設(shè)備的整體精確程度才會(huì)獲得更加有效的維護(hù)。具體針對(duì)智能導(dǎo)航的設(shè)備系統(tǒng)空域容量在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)能夠側(cè)重考慮到自動(dòng)監(jiān)測(cè)雷達(dá)的覆蓋面積規(guī)模，據(jù)此實(shí)現(xiàn)全面降低自然氣候以及人為操作不良影響的目標(biāo)，適當(dāng)拓展智能導(dǎo)航設(shè)備現(xiàn)有的覆蓋航路范圍。為打破這種限制，技術(shù)人員利用多頻多系統(tǒng)的有利條件，在RAIM 的基礎(chǔ)上提出了先進(jìn)接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)（ARAIM）的概念。應(yīng)當(dāng)通過(guò)實(shí)施全方位以及多角度的航空影像拍攝，確保對(duì)于立體化的三維圖像進(jìn)行完整的呈現(xiàn)。技術(shù)人員對(duì)于現(xiàn)有的采集獲取數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面的整合分析，并且形成精準(zhǔn)程度較高的導(dǎo)航控制結(jié)論。通過(guò)自動(dòng)化采集獲得的測(cè)量各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)必須要直觀反映出民用航空器的飛行安全狀況，進(jìn)而輔助實(shí)現(xiàn)了精確程度更高的測(cè)量數(shù)據(jù)采集以及圖像繪制目標(biāo)。借助智能導(dǎo)航設(shè)備作為全面開(kāi)展航空器飛行安全保障的基礎(chǔ)設(shè)施，主要應(yīng)當(dāng)落實(shí)在智能導(dǎo)航下的飛行路徑合理設(shè)計(jì)規(guī)劃，確保民用航空設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化避障。

例如，采取智能形式與移動(dòng)形式的導(dǎo)航監(jiān)測(cè)設(shè)備主要體現(xiàn)在RNAV 技術(shù)，必須要視情況來(lái)設(shè)置更加合理的平行航路軌跡。民航設(shè)備的移動(dòng)飛行過(guò)程通常比較容易受到多個(gè)層面的外部因素影響，從而決定了合理設(shè)計(jì)精確程度更高的智能導(dǎo)航系統(tǒng)具有突顯的必要性。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員目前針對(duì)跨越海洋水域或者跨越復(fù)雜山地丘陵等地形區(qū)域的航空器飛行路徑都要重點(diǎn)采取智能監(jiān)測(cè)的實(shí)踐技術(shù)方案，以此來(lái)有效防止表現(xiàn)為飛行器的事故安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 準(zhǔn)確計(jì)算智能導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)

智能導(dǎo)航的系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)必須要得到更加精確的計(jì)算，通過(guò)進(jìn)行全面的精確數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)促使達(dá)到移動(dòng)智能導(dǎo)航的設(shè)備良好使用效果。技術(shù)人員在合理完善以及精確計(jì)算導(dǎo)航移動(dòng)設(shè)備的各項(xiàng)基本設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，必須要集中落實(shí)于導(dǎo)航定位裝置的航行線路科學(xué)規(guī)劃，同時(shí)也不能夠忽視了智能導(dǎo)航的覆蓋半徑參數(shù)實(shí)現(xiàn)必要的調(diào)整。技術(shù)人員通過(guò)采取以上的技術(shù)優(yōu)化完善實(shí)現(xiàn)路徑，對(duì)于民航飛行設(shè)備的良好穩(wěn)定安全效能給予了更為妥善的保護(hù)。

例如，采取運(yùn)動(dòng)學(xué)的方程公式能夠精確計(jì)算智能導(dǎo)航的設(shè)備底盤移動(dòng)位置角度，確保對(duì)于非線性范圍內(nèi)的相關(guān)影響因素進(jìn)行客觀有效的識(shí)別。通過(guò)計(jì)算智能導(dǎo)航的移動(dòng)式定位設(shè)備軌跡誤差，應(yīng)當(dāng)能夠據(jù)此推斷得出民航在不同時(shí)間段的整體移動(dòng)軌跡，進(jìn)而構(gòu)建完整程度更好的反饋系統(tǒng)控制回路。采取立體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模型來(lái)進(jìn)行智能化的飛行軌跡模擬，構(gòu)建形成PID模式下的閉環(huán)控制以及信息傳輸反饋回路，及時(shí)判斷民航是否存在輪子直徑的尺寸誤差或者地面打滑的故障隱患。

3.4 全面校正系統(tǒng)功率因素

民航通信電源的系統(tǒng)組成設(shè)備在民航網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)占有非常突出的實(shí)踐地位，也發(fā)揮出不可忽視的電網(wǎng)使用安全保障價(jià)值。因此技術(shù)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)思路是要落實(shí)在全面分析各個(gè)階段過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)電源設(shè)備使用狀況，智能化電源系統(tǒng)的功率因數(shù)存在著多個(gè)層面的具體運(yùn)行影響要素。智能通信的民航網(wǎng)絡(luò)電源應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為適宜的系統(tǒng)功率因數(shù)，民航通信網(wǎng)絡(luò)的整體使用狀況存在著實(shí)時(shí)變化的可能性，進(jìn)而在客觀上決定了民航通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功率因數(shù)需要得到更加精確的校正處理。

例如，GBAS 對(duì)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）進(jìn)行差分校正和完好性監(jiān)測(cè)，以提供安裝機(jī)場(chǎng)周邊大約23 海里半徑范圍內(nèi)的導(dǎo)航和精密進(jìn)近服務(wù)。相比于人工導(dǎo)航的傳統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式而言，其能夠更加合理地應(yīng)對(duì)以及妥善解決地勢(shì)復(fù)雜的特殊飛行環(huán)境，切實(shí)保證了數(shù)據(jù)測(cè)量的系統(tǒng)設(shè)備良好完整程度。具有小巧體積以及精密組成結(jié)構(gòu)的智能導(dǎo)航自動(dòng)測(cè)控裝置主要運(yùn)用于多變且復(fù)雜的特殊飛行區(qū)域，智能導(dǎo)航設(shè)備能夠妥善應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜的民航飛行狀況，并且不會(huì)導(dǎo)致測(cè)量裝置的設(shè)備平臺(tái)遭到損壞。因此采取智能導(dǎo)航的自動(dòng)化以及全角度測(cè)量設(shè)備系統(tǒng)能夠充分突出智能控制的技術(shù)實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，充分保證了智能導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集。

4 結(jié)語(yǔ)

采取智能導(dǎo)航的民航飛行系統(tǒng)自動(dòng)定位技術(shù)模式，能夠有力支撐實(shí)現(xiàn)民航精準(zhǔn)飛行定位的目標(biāo)，同時(shí)對(duì)于飛行器的定位精準(zhǔn)程度給予了切實(shí)有效的保障。民用航空設(shè)施專用的智能導(dǎo)航機(jī)載裝置主要應(yīng)當(dāng)包含自動(dòng)式的傳感監(jiān)測(cè)模塊、移動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)時(shí)定位模塊、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸模塊等，對(duì)于智能導(dǎo)航設(shè)備的以上各個(gè)模塊都必須要促進(jìn)實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)功能發(fā)揮。在完善以及優(yōu)化智能導(dǎo)航的定位系統(tǒng)功能實(shí)踐中，現(xiàn)階段的智能導(dǎo)航技術(shù)改進(jìn)路徑應(yīng)當(dāng)落實(shí)在導(dǎo)航系統(tǒng)參數(shù)的精準(zhǔn)計(jì)算，同時(shí)對(duì)于航空器的穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程給予實(shí)時(shí)性的安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)。