现代通信导航系统在航空管制中的应用

一、引言

随着我国经济的发展，带动了民用航空事业的高速发展，根据预测，到2010年世界空中旅客运输的年均增长率为6%，我国的民航业将以平均每年9%的高速度增长。可见现行的以地面设施为基础的陆基的航空通信、导航和监视管理系统，将不能适应日益增长的空中交通流量和新型飞机航速、航程扩展的需要；同时也给航空管制设备提出了更高要求。新空域的开发，边远地区和越洋飞行密度的增加给飞行管制增加了难度，同时大量的空地、空空信息的互换使旧的语音通信设备难以胜任，所有的一切都说明，卫星通信导航设备在航空管制中的地位和作用越来越明显。随着卫星通信导航技术的应用在民航应用也越来越普遍，这给我们建立自己的卫星通信导航系统提供了技术支持。那么卫星通信导航设备存在什么样的问题？我们怎样去解决呢？本文将试图进行初步探讨，以期待引起航空管制界，特别是军航界对这一问题的重视。

二、卫星通信导航的发展概况

（一）卫星通信导航概述

卫星通信导航的设想产生于70年代初期，最初称为未

来航行系统。国际民航组织为尽快使各国认识到新航行系统低投入，高效益的特点，尽快在21世纪初期，在全球普及该系统，后来改名为新航行系统。即卫星导航、卫星通信和数据通信的新的空中交通管理系统，也就是人们常说的新的CNS/ATM系统。空中交通管理系统的技术基础主要是三大硬件，即通信、导航与监视。而卫星通信导航系统主要新在“空基”上，也就是说系统是以空中卫星为基本特征的系统。导航是该系统的核心，通信是系统的必要条件，监视可以说是系统安全保障的手段，缺一不可。下面对其三个组成部分做一下简介。

通信：航空通信包括空地通信和平面通信。新航行系统的通信是实现CNS/ATM的一个极其重要的条件，现已发展并被广泛应用的卫星通信、数据通信以及航空电信网等，使系统的地面与空地通信有机的融为一体。此外，航空电信网使AOS、GNSS与各种通信系统有机结合起来，实现了各空中交通管理计算机系统之间，以及各类航空用户间的数据交换。

导航：CNS/ATM导航采取国际民航组织提出的全球导航卫星系统（GNSS）方案。GNSS是一种发展概念，主要靠

GPS和GLONASS，而INMARSAT-III的作用主要是改变其实时定位精度，增强民航导航的可靠性。使用GNSS，飞机就可直线飞行，既缩短了飞机间隔，又能省时省油，并提高了安全性、准点率与空间利用率，并且还能以此为基础作自动相关监视。

监视：CNS/ATM的监视系统是在现行的系统基础上增加自动相关监视（ADS）和S模式二次雷达所形成的。它不仅可用于无雷达监视区，而且也用于交通高密集区，作二次雷达的备用与扩充。保证飞机在整个飞行过程中，无论是在海洋、沙漠等任何地方上空，都处于准确实时的监视中。SSR特别是S模式，用于空中高密度区，监视空中飞机，在新系统中同ADS集成使用。同时，用ADS技术和VHF 数据通信，在十分繁忙的机场上，进行场面监视，防止车辆非法进入跑道等，增加场面活动安全。

（二）卫星通信导航技术的发展现状

我国自从1990年加入国际民航组织以来，一直十分关注卫星通信导航技术在FANS的应用情况，并参与及跟踪研究此项工作。先后组织人员完成系统建设的可行性论证，起草制订了《我国发展新航行系统总则规划》及相关许多

文件。并于1998年开始在军、民航结合各自实际情况实施。经过“九五”及“十五”初的建设，目前我国己完成了一部分有关空间和机载设备的跟踪了解和引进验证工作；作为新航行系统的重要组成部分的空中交通管制保障系统的研究和建设正在抓紧进行。其中北京、上海、广州三大航路管制中心，甚高频地空的数据通信网、自动雷达终端监视系统及雷达信息联网是具有代表性的项目，对中国未来空管系统的发展具有决定性的作用。此外，中国民航在西部建设了部分新航行系统地面设施，为装备FANS系统设备的飞机开辟了昆明、成都、兰州、乌鲁木齐的L888航路，它的建成是我国向新航行系统过渡具有重要意义的实践；并借此经验在2002年3月把CNS/ATM航路向前推进，开辟了联结中美极地的CNS/ATM航路中国段航路；在成都至拉萨航路实现并成功采用了自动相关监视技术。这些都为新航行系统平稳、顺利过渡打下了坚实的基础。

（三）卫星通信导航技术在航空管制中的发展前景

1、卫星通信导航技术应用的必要性

卫星通信导航技术使用的目的是要在全球实现无间隙的空中交通管制，以最大限度的利用空中资源，满足不断

增长的航空运输的需要。目前我国航管水平远远落后于发达国家，不再适应和满足我国日益增长的空中运输量。而卫星通信导航系统由于其大量的优点，在我国推广使用后，有利于我国航管水平的迅速发展提高。首先，卫星通信导航以卫星技术为基础，较现在的陆基航行系统覆盖面广，且新航行系统先进的技术支持的CNS对机场、跑道和其它着陆区域提供导航和进近服务，系统的自动化程度高，能为飞机提供良好的服务，增强飞行安全，减少延误，提高空域、机场和跑道利用率。其次，先进的ATM系统为航空器提供了精确的三维和四维航迹，优化了飞行剖面，使更多的飞机可以沿着或靠近最佳航路与有利高度飞行；节省了时间，节约了燃油；扩充了飞行容量，从而提高了经济和社会效益。还有，现在的空地信息互换设备发展不协调，加之航路设计与航路结构灵活性远远满足不了用户的需求，限制了飞机流量增加。再则，目前CNS/ATM系统对世界各国来说，基本上处在同一水平的开发实施阶段，它的完成运用需要一个较长的过渡时期。这对于我国缩小与发达国家的航管水平差距，提供了充足的空间和时间。以迅速适应我国迅速发展航空运输业并尽快与国际接轨。综上

所述，可见我国发展卫星通信导航技术在航空管制中的应用十分必要。

2、卫星通信导航系统建设的目标

逐步采用成熟的现代卫星通信导航技术，在今后10年多的时间里建成具有数据链通信、卫星导航、空中交通管制和服务自动化处理等特点的，与国际接轨又相对独立，满足我国军民航需要的新的交通管理系统。将该系统在安全性、规范性、有效性、空域共享和人文因素等方面做出规定。我国新的交通管理系统达将与各国、各地区协调一致的运行，使空中交通管制和空域利用达到最佳水平；从而决定卫星通信导航技术在新系统中能否实现全球一体化目标。因此，以卫星通信导航技术为依托新航行系统的最终发展趋势是建立一个全球一体化的系统。

三、现代卫星通信导航技术在航空管制中的地位和作用

（一）现代卫星通信导航技术在航空管制中的地位

1、基础地位

现代卫星通信导航系统有三个要素：第一是数据链通信，保障飞机和管制中心的信息互换传输；第二是卫星导