卫星导航技术在民用航空领域的应用
与空域有关的航空案例分析
案例二：空中交通管制失误
总结词
空中交通管制失误可能导致严重的航空事故。
详细描述
空中交通管制员的失误可能导致飞机相撞、航路堵塞、飞行高度不当等问题。这 些失误可能对飞行安全造成严重威胁。因此，需要加强空中交通管制员的培训和 监管，提高空中交通管制的准确性和可靠性。
案例三：无人机干扰航班运行
总结词
无人机干扰已成为影响航班运行的新威胁。
总结词
航空器坠毁事故是指航空器在起飞、 巡航或降落过程中发生坠落或撞击地 面的事故。
详细描述
航空器坠毁事故通常是由于机械故障、 气象条件恶劣、飞行员操作失误等原 因引起的。这类事故往往导致机毁人 亡的严重后果，对遇难者家属和社会 造成极大的心理创伤。
03
航空法规案例
案例一：违反飞行规则
总结词
违反飞行规则是指航空器在飞行过程中违 反了国际民用航空组织（ICAO）和各国政 府制定的飞行规则和安全标准。
航空器相撞事故是指在空中飞行过程中，两架或多架航空器 发生接触或碰撞的事故，通常发生在繁忙的空域或飞行走廊 。
详细描述
航空器相撞事故通常是由于空中交通管制失误、飞行员操作 失误、气象条件恶劣、航空器机械故障等原因引起的。这些 事故往往导致机毁人亡的严重后果，对航空安全造成极大的 威胁。
案例二：航空器失联事故
案例三：航空紧急救援技术应用
总结词
航空紧急救援技术为飞行员和乘客在紧急情况下提供及 时、有效的救援支持，降低事故造成的人员伤亡和财产 损失。
详细描述
航空紧急救援技术包括紧急医疗设备、无线电通信设备 、紧急降落设备等。在紧急情况下，飞行员可以借助这 些设备进行自救或向地面救援机构发出求救信号，地面 救援机构则可以及时响应并展开救援行动。此外，航空 紧急救援技术还包括紧急撤离、灭火和反劫持等方面的 措施，以提高航空安全性和乘客的生命安全保障。
全球卫星导航系统(GNSS)在民航中的应用
全球卫星导航系统(GNSS)在民航中的应用王韬【摘要】介绍了全球卫星导航系统(GNSS)在民航中的应用,包括GNSS系统的组成、增强系统完好性的方法及GNSS在我国的应用现状,提出了GNSS在我国发展的建议.【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷),期】2010(000)012【总页数】3页(P82-83,86)【关键词】全球卫星导航系统;新航行系统;GPS系统;民航【作者】王韬【作者单位】民航江苏空管分局,江苏,连云港,222345【正文语种】中文【中图分类】U666.11目前，中国民航客机已经基本装备了全球卫星导航系统（GNSS）。
GNSS系统应用于民航，在东部地区作为辅助导航系统，提高导航精度；西部地区作为主用导航系统，提高导航精度、航空安全和飞行效率已经成为了我国民航发展的趋势。
随着全球航空事业的迅猛发展，飞行器自动化程度的提高，以及空中飞行流量的快速增长，原有的航行系统在容量扩展和安全保障方面难以适应，因而国际民航组织提出了新航行系统，并于近期发布了《基于性能导航（PBN）手册》，将其作为飞行运行和导航技术发展的基本指导准则。
新航行系统是以星基为主的全球通信、导航、监视及自动化的空中管理系统，它是以卫星为基础的定位系统，结合航空数据通信技术，采用协同监视系统，可以实现飞机与地面、飞机与飞机的相互监视，使飞机由被动指挥，逐步向自选最优航线过渡，并最终实现“自由飞行”，从而彻底改变现有空中交通管理方法。
目前，全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）包含美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass（北斗）、欧洲联盟的Galileo系统，可用的卫星数目达100颗以上。
GNSS不是一个单一星座系统，而是一个包括GPS，GLONASS，Compass，Galileo等在内的综合星座系统。
我国普遍使用的为陆基导航系统，即在飞机的飞行航路上设置若干个地面导航台，飞机在飞行过程中根据导航台信号引导实现台对台飞行，当到达机场上空之后，依靠仪表着陆系统将飞机引导着陆。
推动民用航空高质量发展，开拓卫星应用新局面——访航天恒星科技有限公司董事长常明
其次，我国目前已经建成相对完善的空间基础设施体系，能够支撑民航应用与发展，而且未来体系能力将进一步提升；国家“十四五”规划及2035年远景目标提出：“打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系”；中国航天科技集团党组书记、董事长吴燕生在第20期《求是》杂志发表的署名文章中强调，航天强国要有成体系发展空间基础设施的能力，要加快建设随遇接入、高速互联的卫星通信系统，全域感知、全球覆盖的卫星遥感系统，全球链接、按需服务的卫星导航授时服务系统，响应迅速、精确有效的空间维护与服务系统，大幅提升空间基础设施应用与服务水平。
再次，是民航自身高质量发展的需要。
民航局相继印发《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》（2019）、《中国民航新一代航空宽带通信技术路线图》（2021）、《“十四五”通用航空发展专项规划》（2022）等政策文件，对基于空间基础设施大力开展交通强国建设进行了规划和部署。
最后，航天与民航的合作与发展已经具有良好基础。
2017年，中国航天科技集团与中国民航局签订战略合作协议，双方致力于在卫星导航与追踪监视、卫星通信、卫星遥感以及智慧机场等方面加强合作，目前在追踪监视、卫星通信等方面已取得了较好成效。
北斗卫星导航系统，为民用运输航空器赋予了追踪监视和自主导航能力《卫星应用》：北斗三号全球卫星导航系统已正式开通，请您介绍一下北斗的主要成就和新时代北斗的规划愿景。
2020年7月31日，习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。
北斗三号开通以来，系统运行连续稳定可靠，服务性能世界一流。
北斗三号在轨30颗卫星运行状态良好，星上300余类、数百万个器部件全部国产，性能优异。
实测表明，全球定位精度优于5m，亚太地区性能更好，服务性能全面优于设计指标。
独具特色的国际搜救、全球短报文通信、区域短报文通信、星基增强、地基增强、精密单点定位等六大特色服务，性能优越，真正实现了“人无我有，人有我优”。
北斗卫星导航系统及其在民航导航中的应用
北斗卫星导航系统及其在民航导航中的应用秦新梅【摘要】卫星导航系统是空间信息基础设施,是航天航空领域必不可少的基础设施,关系到航空安全.美国全球定位系统发展最早,技术相对成熟,广泛应用于航天领域.2000年,我国开始基于信息安全研发北斗卫星导航系统,经过十多年的探索和研发,我国北斗卫星导航系统已经正式面向全球范围内提供通信、导航服务.基于此,主要分析了北斗卫星导航系统的构成,北斗卫星导航系统在飞机航线路线规划中应用,在进近着陆系统、进离场的RNP精密导航中的具体应用.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】2页(P169-170)【关键词】北斗卫星导航系统;民航导航;进近着陆系统【作者】秦新梅【作者单位】中国民用航空新疆空中交通管理局,新疆乌鲁木齐 830000【正文语种】中文0 引言为了满足航天航空事业的发展，2005年以来，美国、欧洲等国家大力发展新一代航空运输技术，而我国作为民航运输事业发展最快的国家，民航运输技术无法满足民航事业的发展需求。
我国95%的卫星导航应用基于美国全球卫星定位系统，但为了确保我国航天航空信息的安全，从2000年开始独立研发北斗卫星导航系统。
北斗卫星导航系统具有全球卫星定位和通信功能，可以满足我国航天航空导航、通信需求，确保我国公共信息安全。
1 北斗卫星导航系统构成北斗卫星导航系统是我国独立自主研发的全球卫星导航系统，是继美国全球卫星定位系统、欧洲伽利略卫星导航系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后的第4个卫星导航系统。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段构成。
空间段包括27颗地球轨道卫星、5颗静止轨道卫星以及3颗倾斜同步轨道卫星。
地面段主要由主控站、监测站以及注入站构成，通过采集复杂信息，实现导航定位功能，并监测各个工作站的数据信息。
用户段指用户端，用户通过移动设备接收空间站和地面站的数据信息，从而实现定位导航功能，主要用于航天航空、车载导航等领域[1]。
卫星导航技术在民用航空领域的应用
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42
GPS增强技术和系统
从技术手段，到应用系统，GPS的增强 系统经历了一个正在发展着的过程。
DGPS → LAAS/WAAS →ABAS/SBAS/GBAS （原理） （ 美国应用） （ ICAO附件10）
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5. 差分GPS(DGPS)
差分GPS定位系统是由一个基准站、用户 接收机和数据链组成。
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卫星定位几何原理
2019/10/13
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站星距离（空间直角坐标系）
2019/10/13
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伪距概念（等效误差）
2019/10/13
卫星到用户位置 点的距离表示： R’=R + C ∆t 其中， R’ 是伪距。
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位置解算方程
伪距 = 真实距离 + 钟差影响
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卫星导航可以达到的精度
在指定时段内，有足够数量的可视卫星正 发播能用于测距信号的比率。或者是，任 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。
（24小时/30天/SPS可用/≥99.99%）
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33
4. 星基导航系统的性能指标（续）
完好性（integrity）
当系统不能用于导航或定位时，系统向用 户及时告警的能力。发生故障时系统告警 的响应时间和空间特性。
飞机的定位误差小于1米，覆盖范围23NM。 LAAS辅助GPS改善航空器在机场进近和着陆
期间的安全。 LAAS能够提供I/II/III类精密进近所要求的高
精度、高可用性和完好性信号。 使服务灵活性和用户运营成本极大改善。
2019/10/13
bds名词解释
bds名词解释摘要：一、BDS概述二、BDS的核心技术三、BDS的应用领域四、我国在BDS领域的发展五、BDS的未来发展趋势正文：BDS（北斗卫星导航系统）是我国自主研发的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧洲的伽利略卫星导航系统并称为全球四大卫星导航系统。
BDS自20世纪90年代开始研制，现已具备了全球覆盖能力，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。
BDS的核心技术包括卫星星座设计、卫星导航信号技术、卫星轨道确定和卫星导航算法等。
卫星星座设计是BDS系统的基石，决定了系统的覆盖范围和服务能力。
卫星导航信号技术是BDS为用户提供定位、导航和授时服务的核心技术。
卫星轨道确定和卫星导航算法则是保证BDS高精度、高可靠性的关键。
BDS的应用领域十分广泛，包括军事、民用航空、海洋、交通运输、天气预报、地震预警等。
在军事领域，BDS为部队提供精确的位置、速度和时间信息，提高作战效能。
在民用航空领域，BDS可实现飞机的精确定位，提高飞行安全。
在海洋领域，BDS为船舶提供实时的位置和气象信息，保障航行安全。
此外，BDS还在交通运输、天气预报和地震预警等领域发挥着重要作用。
我国在BDS领域取得了世界领先的成就。
自2000年开始，我国成功发射了多颗北斗导航卫星，形成了全球卫星导航系统。
2012年，我国正式宣布BDS进入全球服务阶段。
近年来，我国不断优化BDS系统，提高服务性能，扩大应用领域。
在全球范围内，BDS用户数量逐年攀升，赢得了良好的国际声誉。
展望未来，BDS将面临更多挑战，如卫星导航技术的不断创新、市场竞争的加剧等。
但与此同时，BDS也拥有巨大的发展潜力。
随着5G、物联网等新技术的兴起，BDS将与这些技术深度融合，形成更加完善、更加智能的卫星导航系统。
此外，BDS还将进一步拓展国际市场，提升我国在全球卫星导航领域的地位。
GPS导航系统在民航应用中存在的干扰及对策分析
机接收到的卫星信号质量下降。 卫 星 信 号 需 要 经 过 超 长 距 离 的 传 播， 会 受 到 空 间
环 境 中 的 各 种 因 素 干 扰， 使 得 卫 星 信 号 在 到 达 地 面 后，最大电平在 -158dBW ～ -153dBW 之间，使用手持 频谱仪检测无线直放站天线发出的杂散信号电平则是 在 -89.94dBm ～ 72.1dBm 之间，需要将卫星的点平单位 转化为 dBm，转换方式为 0dBW=10log1W=10log1000mW =30dBm，转换的结果是32.34dBm～37.34dBm。
民航飞机进场 / 着陆可分为非精密与精密导航两个 方面，GPS 导航系统有着良好的导航精确度，以及其自 带的广域增强系统，可对非精密进场 / 着陆进行精确的 操作。在精密进场 / 着陆中，其运用局域伪距差分技术， 可对 CAT-1，2 类精密进场 / 着陆进行操作。当下 GPS 导航系统的导航精确度，可实现对 CAT-3b 精密进场 / 着
陆的操作。
1.3 监视与管理
GPS 导航系统可用于飞机现场的监视与管理，通过 对飞机起飞和着陆的监视，可加快飞机起飞和进场的速 度，并合理的调度飞机场上的人员、飞机、车辆、设备等， 提高飞机现场的运营效率，实现空间资源的最大化利用， 并且保证了飞机起飞与着陆的安全性。此外，数字技术、 5G 通信技术等的应用，增强了 GPS 导航系统的监视与 管理功能，进而实现民航机场最大的经济收益。
参考文献
[1] 温泉 .GPS 定位系统和北斗导航系统在民航中的应用 [J]. 科技创新与应用， 2019（28）：168-169.
[2] 成剑，陶志平，周中华，等 . 民用航空中的机载导航应用发展综述 [J]. 卫 星应用，2019（9）：25-31.
全球卫星定位系统在飞机导航系统中应用
浅析全球卫星定位系统在飞机导航系统中的应用摘要：本文介绍了全球卫星定位系统（gps）的组成、工作原理及其在飞机导航系统中的应用。
一、gps系统的组成gps系统主要由卫星段、用户段和控制段三大部分组成， (图1—1)。
图1—1 gps系统的组成1.卫星段卫星段是离地球高10900海里轨道上的一群卫星。
每个卫星每12 小时绕地球为中心的轨道转一圈。
共有21个工作卫星和三个备用卫星。
卫星连续发射带有导航数据、测距码、和精确时间的无线电信号。
2.用户段用户段就是各式各样的 gps 接收组件，它接收卫星信号。
gps 接收组件利用卫星数据计算用户的位置。
3.控制段控制段就是地面上的控制和监测站，它们连续地监测并跟踪各个卫星。
二．gps系统的工作原理gps导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。
而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（pr）：当gps卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。
gps系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的c/a码和军用的p(y)码。
c/a码频率1.023mhz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；p码频率10.23mhz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。
而y码是在p码的基础上形成的，保密性能更佳。
导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。
它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。
导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。
前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。
后两帧共15000b。
导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。
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卫星导航系统的完整概念(续)
7. 广域增强系统（WAAS） 8. 基于航空器的增强系统（ABAS） 9. 基于卫星的增强系统(SBAS) 10. 陆基增强系统(GBAS) 11. 全球定位系统比较 12. 卫星导航应用举例
2015/8/27
6
智能手机实现定位
手机定位服务又叫做移动位置服务。
ABAS采用的技术
RAIM (接收机自主完好性监控) 利用多余 卫星信号检测和判断，排除故障卫星信号。 （排列组合，五中判一，六中除一） AAIM (飞机自主完好性监控) GPS与机 载设备组合应用，弥补GPS的缺陷。 （GPS/ INS，GPS/DME等）
2015/8/27
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ABAS组成示意
2015/8/27 15
GPS系统的组成
GPS卫星星座（空间段） 地面监控系统（控制段）
GPS信号接收机（用户段）
2015/8/27
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GPS卫星星座（空间段）
GPS是建
在天上的 导航系统
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三个部分有各 自独立的功能 和作用，缺一 不可。 全球监控，维 持费用高。
2015/8/27
2015/8/27
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WAAS在航空领域的应用
离港和终端区域导航——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 IFR离场运行能力、减少运行中断。 机场场面活动——改善场面事态感知、改善场面 导航和监视。 航路导航——更直接的航路（RNAV）、增加飞 机运用自行间隔、改善机载避撞能力。 进近——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 声缓解、平行进近、降低最低标准、减少运行中 断。
4. 星基导航系统的性能指标
有别于传统系统
覆盖(coverage)
在地球或接近地球表面的任何一点，在指 定时段内处于指定遮挡角以上有足够卫星 数量，且呈现良好几何分布的比率。 （24小时/5度/4+颗/PDOP≤6/≥99.9%）
2015/8/27
32
4. 星基导航系统的性能指标（续）
可用性（availability）
2015/8/27
8
智能手机上的电子地图
2015/8/27
9
智能手机定位所需设备
2015/8/27
10
智能手机应用环境
2015/8/27
11
智能手机定位的支持系统
2015/8/27
12
智能手机上的定位显示
2015/8/27
13
显示中的门道
智能手机上显示数据是否都可用？ 如何定位精度高低判断？
2015/8/27 54
WAAS的效益
垂直和水平定位精度达到7米； 缩小了间隔标准； 在无风险情况下提高了指定空域的容量； 使用更直接的飞行航路； 提供新的精密进近服务； 减少并简化了机载设备； 从老的或更昂贵的陆基导航设备（包括： NDBs, VORs, DMEs, I 类ILS）安装和维护中 节约成本投入。
42
GPS增强技术和系统
从技术手段，到应用系统，GPS的增强 系统经历了一个正在发展着的过程。
DGPS → LAAS/WAAS →ABAS/SBAS/GBAS （原理） （ 美国应用） （ ICAO附件10）
2015/8/27
43
5. 差分GPS(DGPS)
差分GPS定位系统是由一个基准站、用户 接收机和数据链组成。 在基准站的GPS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 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 据进行校正，从而获得更高精度的定位结 果。
洋区航路 陆地航路 非精密进近 精密进近
2015/8/27
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实现应用需要依赖的技术
应 用 完好性
GPS GPS/WAAS GPS/WAAS
可用性
GPS WAAS WAAS
精度
GPS GPS GPS WAAS/LAAS
洋区航路 陆地航路 非精密进近 精密进近
WAAS/LAAS WAAS/LAAS
2015/8/27
卫星导航技术 在民用航空领域的应用
2006.11.10
2015/8/27
1
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10。延续飞信号导航方法
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 新技术 新应用
其中最具有影响力的是：卫星导航系统和
所需导航性能。 飞数据
2015/8/27
通过电信移动运营商的网络 ( 如 GSM 网、CDMA网)获取移动用户的位置信
息(经纬度坐标)。
2015/8/27
7
手机定位条件
智能手机 + 支持蓝牙连接和扩展存储 卡 + 蓝牙GPS + GPS导航软件和地图。 扩展存储卡是用来安装GPS导航软件 和地图数据。卫星信号是直线传播的， 应该尽量让蓝牙GPS接收设备处于露 天和开放的环境，以保障定位。
2015/8/27 26
PDOP的几何意义及大小
一个空间四面体 体积的倒数： PDOP=1/V
2015/8/27
27
用户定位误差
用户定位误差 = 用户等效距离误差×定位减精度因子
E = URA × PDOP
其中，URA由导航电文给定（人为误差） 90年代期间，URA=32； 当前URA=2，最差的为4
5 m -- by 2015 Multiple signals, reduced atmospheric errors
100 m -- Today One signal, SA “on”
20 m -- by 2006 One signal, SA “off”
2015/8/27
24
3. 卫星导航系统误差源
ICAO GNSS告警门限
2015/8/27
37
航空类导航系统的三种类别
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 一定满足可用性和连续性要求。
2015/8/27
38
航空类导航系统的三种类别(续)
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 度和完好性要求，不一定满足可用性和连 续性要求。
从对DOP值的认识，理解卫星导航系
统工作的基本原理。
2015/8/27
14
1. GPS系统概况
全球定位系统 (Global Positioning System - GPS）是 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 的基础上发展起来的第二代卫星导航系 统。在海、陆、空环境下实现全球全天 候全功能实时导航与定位功能。
2015/8/27
47
LAAS的效益
飞机的定位误差小于1米，覆盖范围23NM。 LAAS辅助GPS改善航空器在机场进近和着陆 期间的安全。
LAAS能够提供I/II/III类精密进近所要求的高 精度、高可用性和完好性信号。 使服务灵活性和用户运营成本极大改善。
2015/8/27 48
LAAS组成示意
2015/8/27
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航空类导航系统的三种类别(续) 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 性、可用性、完好性和精度四个性能要求。
2015/8/27
40
性能与应用要求的一致性
应 用 完好性 Yes Yes Yes No 可用性 Yes No No No 精度 Yes Yes Yes No
卫星定位几何原理
2015/8/27
20
站星距离（空间直角坐标系）
2015/8/27
21
伪距概念（等效误差）
卫星到用户位置
点的距离表示：
R’=R + C ∆t
其中，
R’ 是伪距。
2015/8/27 22
位置解算方程
伪距 = 真实距离 + 钟差影响
2015/8/27 23
卫星导航可以达到的精度
2015/8/27
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LAAS VDB天线覆盖范围示意
2015/8/27
50
7. 广域增强系统（WAAS）
WAAS的组成： 广域基准站（WRS） 广域主控站（WMS） 地面地球站（GES） GEO卫星
2015/8/27
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通过GEO卫星广播修正电文
2015/8/27
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位于Alaska的WAAS 基准站
2015/8/27 44
差分GPS系统示意
2015/8/27
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差分GPS提高精度的缘由
差分GPS能够消除共通性源自差基准站和用户站间距与相对卫星的距离不 可比拟
在基准站的误差近似于用户站的误差 差分GPS提高精度限于有限范围
2015/8/27 46
6. 本地增强系统（LAAS）
LAAS由地面和机载设备组成。地面设备 包括基准接收机、LAAS地面设施、VHF 数据广播发射机。LAAS机载设备与地面 设备相配合。
2
新航行系统中的两个重要标志
卫星导航技术改变了导航方法，
飞信号飞数据
所需导航性能概念良性发展，
“所需性能的” “基于性能的”
2015/8/27
3
一、关于卫星导航系统 的完整概念
2015/8/27