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早期的領(lǐng)航概念中是沒(méi)有定位一說(shuō)的，飛行員或者領(lǐng)航員只是通過(guò)觀察公路、鐵路、河流、山峰、城鎮(zhèn)或湖泊等地標(biāo)來(lái)確定飛機(jī)的方位。單純的NDB或VOR也只是飛機(jī)定向的一種手段。直到80年代DME加盟無(wú)線電導(dǎo)航后，才使定向向定位前進(jìn)了一步。現(xiàn)在以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是被廣泛應(yīng)用的精確定位的一種主要導(dǎo)航方式。
導(dǎo)航種類主要分慣性導(dǎo)航和無(wú)線電導(dǎo)航兩種。
慣性導(dǎo)航是指安裝在飛機(jī)上的慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)（IRS）。它主要由3個(gè)加速計(jì)和3個(gè)陀螺儀構(gòu)成。加速計(jì)用于測(cè)量飛機(jī)的3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)加速度，指示當(dāng)?shù)氐卮咕�的方向；陀螺儀用于測(cè)量飛機(jī)的3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的角位移，指示地球自轉(zhuǎn)軸的方向。計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)出的加速度進(jìn)行兩次積分，計(jì)算出飛機(jī)的位置。以A320飛機(jī)為例，它有3部慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)，就提供了3個(gè)慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置給飛行管理計(jì)算機(jī)（FMC），飛行管理計(jì)算機(jī)則根據(jù)這3個(gè)位置再計(jì)算出一加權(quán)平均值，我們稱之為“混合慣導(dǎo)”（MIX IRS）位置。
無(wú)線電導(dǎo)航是指通過(guò)測(cè)定無(wú)線電波從發(fā)射臺(tái)到接收臺(tái)的傳播時(shí)間或相位和相角來(lái)進(jìn)行定向定位的。地面雷達(dá)定位也是無(wú)線電導(dǎo)航的一種方式。現(xiàn)在一般將無(wú)線電導(dǎo)航分為陸基導(dǎo)航和星基導(dǎo)航兩種。
陸基導(dǎo)航依靠的是臺(tái)站與臺(tái)站之間的相對(duì)位置，由一個(gè)臺(tái)站到另一個(gè)臺(tái)站。譬如由NDB到NDB或由VOR到VOR或NDB與VOR之間。星基導(dǎo)航依賴的是一系列航路點(diǎn)的精確位置，它的主要特征是任一點(diǎn)的坐標(biāo)化。它所使用的導(dǎo)航設(shè)施有：DME-DME、VOR-DME、GPS、GLONASS等。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子：回上海由東山（KN）到嵊縣（JF）到庵東（AND）一段，我們現(xiàn)在的飛行計(jì)劃中所使用的只是這幾個(gè)點(diǎn)的地理位置坐標(biāo)，而不是它們的頻率，所以我們認(rèn)為這是星基導(dǎo)航的方式。但如果GPS不可用或飛行管理計(jì)算機(jī)部分存在問(wèn)題，我們就需要使用這些航路導(dǎo)航設(shè)施的具體頻率，向臺(tái)或者背臺(tái)飛行，從而達(dá)到進(jìn)場(chǎng)的目的，這時(shí)候我們所使用的就是陸基導(dǎo)航的方式，也就是傳統(tǒng)的無(wú)線電導(dǎo)航模式。由此可見(jiàn)，不是說(shuō)使用陸地上的導(dǎo)航設(shè)備就是陸基導(dǎo)航，也不是說(shuō)星基導(dǎo)航是僅僅使用GNSS（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）。在區(qū)域?qū)Ш降默F(xiàn)階段，還是脫離不了這些航路導(dǎo)航設(shè)施的，或許在未來(lái)的新航行系統(tǒng)中會(huì)完全拋棄現(xiàn)有的航路導(dǎo)航設(shè)施，實(shí)行點(diǎn)與點(diǎn)之間的直接對(duì)話。
我們通常所說(shuō)的無(wú)線電位置，是指機(jī)載接收機(jī)向飛行管理計(jì)算機(jī)傳送接收到的信號(hào)，通過(guò)測(cè)距定位（DME-DME）或測(cè)距測(cè)向定位（DME-VOR），來(lái)確定的位置。其工作原理是：飛機(jī)起飛后，與飛行管理計(jì)算機(jī)有關(guān)的機(jī)載無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始工作，對(duì)兩個(gè)地理位置最好的DME臺(tái)（兩個(gè)臺(tái)與飛機(jī)連線之間的夾角大于30度小于150度）進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧，計(jì)算出距離后與導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)里的各臺(tái)經(jīng)緯度以及從其它渠道得到的飛行高度等其它信息相結(jié)合，計(jì)算出飛機(jī)的無(wú)線電位置。當(dāng)DME接收機(jī)無(wú)法接收到兩個(gè)符合條件的地面DME臺(tái)信號(hào)時(shí)，機(jī)載無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)就會(huì)選擇同一位置的DME/VOR。在盲降進(jìn)近期間，用LOC（航向信標(biāo)）更新使用LOC波束的橫向位置（DME/DME-LOC或VOR/DME-LOC）。
全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）是星基導(dǎo)航系統(tǒng)的核心。它主要包括美國(guó)國(guó)防部掌握的GPS和前蘇聯(lián)從80年代開(kāi)始建設(shè)現(xiàn)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(shè)的NAVSAT系統(tǒng)。GPS是目前應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但在航空應(yīng)用方面卻受到了技術(shù)和政策的干擾，在純民用的NAVSAT系統(tǒng)投入使用前，用戶還沒(méi)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(xiàn)在我們最主要和最常用的導(dǎo)航方式。所以我們平常所說(shuō)的GPS位置，對(duì)飛機(jī)而言，其實(shí)就是GPIRS，即INS/GPS的混合位置。每一部慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)都有一個(gè)和GPS的混合位置，飛行管理計(jì)算機(jī)根據(jù)其品質(zhì)等級(jí)數(shù)及優(yōu)選性選擇其中的一個(gè)。
綜上所述可知，單純的NDB和VOR是不能定位的，那么慣導(dǎo)位置、無(wú)線電位置和GPIRS位置哪個(gè)才是代表飛機(jī)的位置呢？FMC（本文不涉及FMC對(duì)飛機(jī)其它系統(tǒng)提供其它類型數(shù)據(jù)的作用，單獨(dú)考慮其在坐標(biāo)和位置方面的計(jì)算）考慮每個(gè)定位設(shè)備的精確性和完整性而選擇最精確的位置，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，飛機(jī)的位置，就是FM的位置。假如GPS數(shù)據(jù)有效并且測(cè)試合格，那么GPS/INERTIAL為基本的導(dǎo)航方式。否則的話，使用無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)加慣導(dǎo)或僅用慣導(dǎo)。即FMGS（飛行管理引導(dǎo)系統(tǒng)，以A320為例，它包括2個(gè)飛行管理引導(dǎo)計(jì)算機(jī)FMGC、2個(gè)多功能控制顯示組件MCDU、1個(gè)飛行控制組件FCU和2個(gè)飛行增穩(wěn)計(jì)算機(jī)FAC）使用GPS或當(dāng)GPS不工作時(shí)使用無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)更新FM位置。優(yōu)先順序?yàn)椋篒RS-GPS、IRS-DME/DME、IRS-VOR/DME、僅用IRS。飛行初始化時(shí)，每部FMGC（飛行管理引導(dǎo)計(jì)算機(jī)，我們通常講的FMC是指它的管理部分而沒(méi)有提及其引導(dǎo)部分）顯示一FM位置，這個(gè)位置是一個(gè)GPIRS；起飛時(shí)，F(xiàn)M位置更新為儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)里的跑道入口位置；飛行中，F(xiàn)M位置向無(wú)線電位置或GPS位置接近，其接近率取決于飛機(jī)高度。FMGC一直在計(jì)算從混合慣導(dǎo)位置到無(wú)線電位置或GPS位置的矢量偏差。如果無(wú)線電位置或GPS位置可用，每部FMGC不斷更新這個(gè)偏差。所以飛機(jī)的位置不是單純的慣導(dǎo)位置或無(wú)線電位置或GPS位置，這和飛機(jī)的導(dǎo)航方式以及飛機(jī)所處的不同階段是相關(guān)的。當(dāng)然，所有的位置都是針對(duì)WGS-84坐標(biāo)系而言的，在內(nèi)地使用北京54坐標(biāo)系時(shí)，由于GPS使用的也是WGS-84坐標(biāo)系，可能還會(huì)有所偏差，在這里就不額外表述了。 |
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