空中交通管理中全球定位系統(tǒng)應(yīng)用
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1全球定位系統(tǒng)特點(diǎn)分析
全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種以衛(wèi)星及通訊發(fā)展為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，由GPS星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和GPS信號(hào)接收機(jī)三部分組成。在全球范圍內(nèi)任何位置，不管是任何天氣條件，都可以24小時(shí)不間斷地獲得GPS定位到的準(zhǔn)確的幾何圖像。全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星分布和運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道與地球相距約11000海里,通過(guò)GPS信號(hào)接收機(jī)就可以獲得傳回用戶設(shè)備的導(dǎo)航信息。全球定位系統(tǒng)有著相比于以往的雷達(dá)定位系統(tǒng)更加高精度、全天候、自動(dòng)化和高速度的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用于諸如交通、航空、測(cè)繪、勘察等多領(lǐng)域多學(xué)科。雖然全球定位系統(tǒng)最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)是作為軍用，但當(dāng)它研制成功之后，人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)早期軍用系統(tǒng)的專屬產(chǎn)品其實(shí)在民用領(lǐng)域同樣能發(fā)揮巨大的作用，人們甚至可以在日常生活中使用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航。
民用航空的空中交通管理，顧名思義是為了對(duì)民用航空所進(jìn)行的飛機(jī)飛行活動(dòng)提供飛行支持和維護(hù)，同時(shí)由于民用航空的逐漸發(fā)達(dá)，空中交通管理還會(huì)對(duì)空中交通流量進(jìn)行和陸地類似的交通秩序維護(hù)?？偠灾罩薪煌ü芾硎菫榱吮ＷC民用航空有序飛行和旅客安全到達(dá)目的地的一系列管理措施?？罩薪煌ü芾碇饕譃槿?，分別是空中交通服務(wù)管理、空中交通流量管理和空域管理。
2.1空中交通服務(wù)管理
空中交通服務(wù)管理應(yīng)該提供的服務(wù)有：空中交通管制服務(wù)、飛行信息服務(wù)和危險(xiǎn)警告服務(wù)?？罩薪煌ü苤品?wù)的主要目標(biāo)是防止航空飛機(jī)在飛行過(guò)程中和其他飛機(jī)相撞，同時(shí)要防止飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)或附近空域內(nèi)與其他飛機(jī)或障礙物相撞，保證空中飛行活動(dòng)的安全和良好的交通秩序。飛行信息服務(wù)可以為處于起飛、飛行、降落狀態(tài)的飛機(jī)提供實(shí)時(shí)的飛行信息，并適當(dāng)?shù)靥岢鲆恍┎僮餍愿叩目杀荛_(kāi)危險(xiǎn)和加速飛機(jī)飛行的建議。危險(xiǎn)警告服務(wù)主要是為了解決飛機(jī)飛行中遇到問(wèn)題需要救援的問(wèn)題，幫助定位待救援飛機(jī)的位置和所遇到的情況，協(xié)助搜救工作。
2.2空中交通流量管理
空中交通流量管理（ATFM）可以監(jiān)控空中交通的當(dāng)前情況，管理的目標(biāo)是幫助飛行中的飛機(jī)之間進(jìn)行高效的溝通，科學(xué)地預(yù)測(cè)和控制交通流量，在保證所有航線、空域的交通流量不超過(guò)航空運(yùn)輸局規(guī)定的最大安全容量的前提下，盡可能地加大交通流量。提高空中交通管理的能力可以幫助空管部門更加有效地利用空域和地面等多種資源。
2.3空域管理
空域的劃分應(yīng)在國(guó)家安全和飛行需要的基礎(chǔ)上，結(jié)合空中交通管理和通信、全球定位系統(tǒng)、地面基礎(chǔ)設(shè)施及機(jī)場(chǎng)周邊環(huán)境等進(jìn)行。我國(guó)空中交通管理發(fā)展的目標(biāo)是由國(guó)家使用先進(jìn)的空中交管系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的空域管理。
3全球定位系統(tǒng)在空中交通管理中的應(yīng)用
3.1全球定位系統(tǒng)幫助維護(hù)空中交通秩序
城市的陸地有縱橫交錯(cuò)的公路、高架橋等，公路有交通規(guī)則才能確保車輛行駛的安全。而空中的各種航線更為復(fù)雜，不僅有平面間隔還有垂直間隔。飛機(jī)在飛行中相比陸地車輛更容易受到自然環(huán)境諸如氣流和氣壓的影響，因此需要一套航空適用的更加嚴(yán)格縝密的交通規(guī)則。飛機(jī)的大小和性能決定了它可被允許飛行的高度。小型飛機(jī)的活動(dòng)范圍在3000米以下，大中型飛機(jī)可以活動(dòng)在3000米高空以上。1000到7000米之間屬于中空飛行，7000到12000米之間屬于高空飛行，更高的距離屬于平流層飛行。不同飛機(jī)，不同的高空距離時(shí)飛機(jī)之間的垂直間隔都在交通秩序規(guī)范之內(nèi)，而實(shí)際飛行中具體如何確保飛機(jī)都遵守了這些交通規(guī)則，就需要全球定位系統(tǒng)的幫助，讓空域中所有飛機(jī)之間實(shí)時(shí)的精確間隔都在空中交通管理的監(jiān)測(cè)之內(nèi)。
3.2安裝全球定位系統(tǒng)有效縮短航線成本
隨著我國(guó)民用航空業(yè)的迅速發(fā)展，大多數(shù)民航公司都開(kāi)始安裝全球定位系統(tǒng)來(lái)達(dá)到有效縮短航線總體成本的目標(biāo)。在空中交通管理系統(tǒng)中應(yīng)用全球定位系統(tǒng)對(duì)于航程較短的航線和直達(dá)航線的成本改進(jìn)效果尤為明顯。全球定位系統(tǒng)可以大幅地減少飛機(jī)在高空中原有的大部分多余的盤旋，用合理的小程序間隔指揮引導(dǎo)飛機(jī)少繞彎路到達(dá)目標(biāo)。
3.3全球定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合的ADS系統(tǒng)
在海洋上、地面HF無(wú)線電通信和雷達(dá)都無(wú)法覆蓋的區(qū)域，飛機(jī)要想與地面空中交管系統(tǒng)取得聯(lián)系，離不開(kāi)全球定位系統(tǒng)的協(xié)助。這是全球定位系統(tǒng)在空中交通管理中的另一應(yīng)用。因?yàn)槿蚨ㄎ幌到y(tǒng)是在任何地方都可以獲得定位信號(hào)的，因此在這些情況下它依然能全面地控制飛機(jī)的飛行。當(dāng)飛機(jī)飛過(guò)無(wú)線電和雷達(dá)無(wú)法覆蓋的區(qū)域上空時(shí)，以前的方法是增大飛行程序間隔，因此飛機(jī)必須遵循較遠(yuǎn)的安全航線，雖然確保了飛行安全也增加了航線的成本。而全球定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)相結(jié)合的ADS系統(tǒng)，使空中交通管理中心不再依靠地面警戒雷達(dá)來(lái)控制飛機(jī)，這樣空中交通管理的指揮就不再是不確定或者未知的，ADS系統(tǒng)會(huì)將正在海洋上空飛行的飛機(jī)的位置準(zhǔn)確地反映給空管中心，表現(xiàn)為飛機(jī)把自身定位自動(dòng)匯報(bào)給地面而不再需要加大航線距離來(lái)飛過(guò)未知區(qū)域。
3.4民用計(jì)算機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)正逐步發(fā)展
我國(guó)通過(guò)對(duì)比和研究全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)，正在自主研制和開(kāi)通一系列民用計(jì)算機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。目前民航總局的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已大幅度覆蓋全國(guó)重要省份和城市，尤其是客運(yùn)量較大的主要通航城市，未來(lái)這一通信網(wǎng)還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大面積，使空中交通管理更加高效。我國(guó)民用航空業(yè)結(jié)合自身的實(shí)際發(fā)展需求，將全球定位系統(tǒng)最大化地利用起來(lái)，提高了空中交通管理的效率，保證了民用航空的安全性，同時(shí)也促進(jìn)了空中交通管理的發(fā)展?？偠灾蚨ㄎ幌到y(tǒng)在空中交通管理中的應(yīng)用是我國(guó)民用航空發(fā)展過(guò)程中必不可少的需求，全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用使得民用航空技術(shù)更加完善，空中交通管理系統(tǒng)更加高效，確保了空中交通更加暢通和安全，這對(duì)于我國(guó)在公路、鐵路、港口、運(yùn)河和勘探導(dǎo)航等其他領(lǐng)域有著重要的指導(dǎo)意義。
作者：朱星磊 單位：民航華北空管局北京區(qū)域管制中心
