飛行員是怎樣確定飛機處在的航線的
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/8 源自:中華職工學習網 【字體：
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早期的領航概念中是沒有定位一說的，飛行員或者領航員只是通過觀察公路、鐵路、河流、山峰、城鎮或湖泊等地標來確定飛機的方位。單純的NDB或VOR也只是飛機定向的一種手段。直到80年代DME加盟無線電導航后，才使定向向定位前進了一步。現在以GPS為代表的衛星導航系統是被廣泛應用的精確定位的一種主要導航方式。
導航種類主要分慣性導航和無線電導航兩種。
慣性導航是指安裝在飛機上的慣性基準系統（IRS）。它主要由3個加速計和3個陀螺儀構成。加速計用于測量飛機的3個平移運動加速度，指示當地地垂線的方向；陀螺儀用于測量飛機的3個轉動運動的角位移，指示地球自轉軸的方向。計算機對測出的加速度進行兩次積分，計算出飛機的位置。以A320飛機為例，它有3部慣性基準系統，就提供了3個慣性基準系統的位置給飛行管理計算機（FMC），飛行管理計算機則根據這3個位置再計算出一加權平均值，我們稱之為“混合慣導”（MIX IRS）位置。
無線電導航是指通過測定無線電波從發射臺到接收臺的傳播時間或相位和相角來進行定向定位的。地面雷達定位也是無線電導航的一種方式。現在一般將無線電導航分為陸基導航和星基導航兩種。
陸基導航依靠的是臺站與臺站之間的相對位置，由一個臺站到另一個臺站。譬如由NDB到NDB或由VOR到VOR或NDB與VOR之間。星基導航依賴的是一系列航路點的精確位置，它的主要特征是任一點的坐標化。它所使用的導航設施有：DME-DME、VOR-DME、GPS、GLONASS等。舉個簡單例子：回上海由東山（KN）到嵊縣（JF）到庵東（AND）一段，我們現在的飛行計劃中所使用的只是這幾個點的地理位置坐標，而不是它們的頻率，所以我們認為這是星基導航的方式。但如果GPS不可用或飛行管理計算機部分存在問題，我們就需要使用這些航路導航設施的具體頻率，向臺或者背臺飛行，從而達到進場的目的，這時候我們所使用的就是陸基導航的方式，也就是傳統的無線電導航模式。由此可見，不是說使用陸地上的導航設備就是陸基導航，也不是說星基導航是僅僅使用GNSS（全球衛星導航系統）。在區域導航的現階段，還是脫離不了這些航路導航設施的，或許在未來的新航行系統中會完全拋棄現有的航路導航設施，實行點與點之間的直接對話。
我們通常所說的無線電位置，是指機載接收機向飛行管理計算機傳送接收到的信號，通過測距定位（DME-DME）或測距測向定位（DME-VOR），來確定的位置。其工作原理是：飛機起飛后，與飛行管理計算機有關的機載無線電導航系統開始工作，對兩個地理位置最好的DME臺（兩個臺與飛機連線之間的夾角大于30度小于150度）進行自動調諧，計算出距離后與導航數據庫里的各臺經緯度以及從其它渠道得到的飛行高度等其它信息相結合，計算出飛機的無線電位置。當DME接收機無法接收到兩個符合條件的地面DME臺信號時，機載無線電導航系統就會選擇同一位置的DME/VOR。在盲降進近期間，用LOC（航向信標）更新使用LOC波束的橫向位置（DME/DME-LOC或VOR/DME-LOC）。
全球衛星導航系統（GNSS）是星基導航系統的核心。它主要包括美國國防部掌握的GPS和前蘇聯從80年代開始建設現在由俄羅斯空間局管理的GLONASS，以及由西歐歐洲空間局正在建設的NAVSAT系統。GPS是目前應用最廣泛的衛星導航系統，但在航空應用方面卻受到了技術和政策的干擾，在純民用的NAVSAT系統投入使用前，用戶還沒有自主選擇的空間，所以使用的還是INS/GPS 這種組合，這也是現在我們最主要和最常用的導航方式。所以我們平常所說的GPS位置，對飛機而言，其實就是GPIRS，即INS/GPS的混合位置。每一部慣性基準系統都有一個和GPS的混合位置，飛行管理計算機根據其品質等級數及優選性選擇其中的一個。
綜上所述可知，單純的NDB和VOR是不能定位的，那么慣導位置、無線電位置和GPIRS位置哪個才是代表飛機的位置呢？FMC（本文不涉及FMC對飛機其它系統提供其它類型數據的作用，單獨考慮其在坐標和位置方面的計算）考慮每個定位設備的精確性和完整性而選擇最精確的位置，從這個意義上來說，飛機的位置，就是FM的位置。假如GPS數據有效并且測試合格，那么GPS/INERTIAL為基本的導航方式。否則的話，使用無線電導航臺加慣導或僅用慣導。即FMGS（飛行管理引導系統，以A320為例，它包括2個飛行管理引導計算機FMGC、2個多功能控制顯示組件MCDU、1個飛行控制組件FCU和2個飛行增穩計算機FAC）使用GPS或當GPS不工作時使用無線電導航臺更新FM位置。優先順序為：IRS-GPS、IRS-DME/DME、IRS-VOR/DME、僅用IRS。飛行初始化時，每部FMGC（飛行管理引導計算機，我們通常講的FMC是指它的管理部分而沒有提及其引導部分）顯示一FM位置，這個位置是一個GPIRS；起飛時，FM位置更新為儲存在數據庫里的跑道入口位置；飛行中，FM位置向無線電位置或GPS位置接近，其接近率取決于飛機高度。FMGC一直在計算從混合慣導位置到無線電位置或GPS位置的矢量偏差。如果無線電位置或GPS位置可用，每部FMGC不斷更新這個偏差。所以飛機的位置不是單純的慣導位置或無線電位置或GPS位置，這和飛機的導航方式以及飛機所處的不同階段是相關的。當然，所有的位置都是針對WGS-84坐標系而言的，在內地使用北京54坐標系時，由于GPS使用的也是WGS-84坐標系，可能還會有所偏差，在這里就不額外表述了。
導航種類主要分慣性導航和無線電導航兩種。
慣性導航是指安裝在飛機上的慣性基準系統（IRS）。它主要由3個加速計和3個陀螺儀構成。加速計用于測量飛機的3個平移運動加速度，指示當地地垂線的方向；陀螺儀用于測量飛機的3個轉動運動的角位移，指示地球自轉軸的方向。計算機對測出的加速度進行兩次積分，計算出飛機的位置。以A320飛機為例，它有3部慣性基準系統，就提供了3個慣性基準系統的位置給飛行管理計算機（FMC），飛行管理計算機則根據這3個位置再計算出一加權平均值，我們稱之為“混合慣導”（MIX IRS）位置。
無線電導航是指通過測定無線電波從發射臺到接收臺的傳播時間或相位和相角來進行定向定位的。地面雷達定位也是無線電導航的一種方式。現在一般將無線電導航分為陸基導航和星基導航兩種。
陸基導航依靠的是臺站與臺站之間的相對位置，由一個臺站到另一個臺站。譬如由NDB到NDB或由VOR到VOR或NDB與VOR之間。星基導航依賴的是一系列航路點的精確位置，它的主要特征是任一點的坐標化。它所使用的導航設施有：DME-DME、VOR-DME、GPS、GLONASS等。舉個簡單例子：回上海由東山（KN）到嵊縣（JF）到庵東（AND）一段，我們現在的飛行計劃中所使用的只是這幾個點的地理位置坐標，而不是它們的頻率，所以我們認為這是星基導航的方式。但如果GPS不可用或飛行管理計算機部分存在問題，我們就需要使用這些航路導航設施的具體頻率，向臺或者背臺飛行，從而達到進場的目的，這時候我們所使用的就是陸基導航的方式，也就是傳統的無線電導航模式。由此可見，不是說使用陸地上的導航設備就是陸基導航，也不是說星基導航是僅僅使用GNSS（全球衛星導航系統）。在區域導航的現階段，還是脫離不了這些航路導航設施的，或許在未來的新航行系統中會完全拋棄現有的航路導航設施，實行點與點之間的直接對話。
我們通常所說的無線電位置，是指機載接收機向飛行管理計算機傳送接收到的信號，通過測距定位（DME-DME）或測距測向定位（DME-VOR），來確定的位置。其工作原理是：飛機起飛后，與飛行管理計算機有關的機載無線電導航系統開始工作，對兩個地理位置最好的DME臺（兩個臺與飛機連線之間的夾角大于30度小于150度）進行自動調諧，計算出距離后與導航數據庫里的各臺經緯度以及從其它渠道得到的飛行高度等其它信息相結合，計算出飛機的無線電位置。當DME接收機無法接收到兩個符合條件的地面DME臺信號時，機載無線電導航系統就會選擇同一位置的DME/VOR。在盲降進近期間，用LOC（航向信標）更新使用LOC波束的橫向位置（DME/DME-LOC或VOR/DME-LOC）。
全球衛星導航系統（GNSS）是星基導航系統的核心。它主要包括美國國防部掌握的GPS和前蘇聯從80年代開始建設現在由俄羅斯空間局管理的GLONASS，以及由西歐歐洲空間局正在建設的NAVSAT系統。GPS是目前應用最廣泛的衛星導航系統，但在航空應用方面卻受到了技術和政策的干擾，在純民用的NAVSAT系統投入使用前，用戶還沒有自主選擇的空間，所以使用的還是INS/GPS 這種組合，這也是現在我們最主要和最常用的導航方式。所以我們平常所說的GPS位置，對飛機而言，其實就是GPIRS，即INS/GPS的混合位置。每一部慣性基準系統都有一個和GPS的混合位置，飛行管理計算機根據其品質等級數及優選性選擇其中的一個。
綜上所述可知，單純的NDB和VOR是不能定位的，那么慣導位置、無線電位置和GPIRS位置哪個才是代表飛機的位置呢？FMC（本文不涉及FMC對飛機其它系統提供其它類型數據的作用，單獨考慮其在坐標和位置方面的計算）考慮每個定位設備的精確性和完整性而選擇最精確的位置，從這個意義上來說，飛機的位置，就是FM的位置。假如GPS數據有效并且測試合格，那么GPS/INERTIAL為基本的導航方式。否則的話，使用無線電導航臺加慣導或僅用慣導。即FMGS（飛行管理引導系統，以A320為例，它包括2個飛行管理引導計算機FMGC、2個多功能控制顯示組件MCDU、1個飛行控制組件FCU和2個飛行增穩計算機FAC）使用GPS或當GPS不工作時使用無線電導航臺更新FM位置。優先順序為：IRS-GPS、IRS-DME/DME、IRS-VOR/DME、僅用IRS。飛行初始化時，每部FMGC（飛行管理引導計算機，我們通常講的FMC是指它的管理部分而沒有提及其引導部分）顯示一FM位置，這個位置是一個GPIRS；起飛時，FM位置更新為儲存在數據庫里的跑道入口位置；飛行中，FM位置向無線電位置或GPS位置接近，其接近率取決于飛機高度。FMGC一直在計算從混合慣導位置到無線電位置或GPS位置的矢量偏差。如果無線電位置或GPS位置可用，每部FMGC不斷更新這個偏差。所以飛機的位置不是單純的慣導位置或無線電位置或GPS位置，這和飛機的導航方式以及飛機所處的不同階段是相關的。當然，所有的位置都是針對WGS-84坐標系而言的，在內地使用北京54坐標系時，由于GPS使用的也是WGS-84坐標系，可能還會有所偏差，在這里就不額外表述了。
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