【正文】 用性。 Bassett. F. W. 1985 年對 FAA (聯(lián)邦航空局 ) 的 VOR (甚高頻全向信標(biāo) ) 、 DME (測距儀 ) 等導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋做了處理 , 給出了新的覆蓋圖表 , 雖然他的圖表有缺陷 , 但在目前 FAA中仍是最好的。 1NM 范圍內(nèi)。 Barker .D. R. 等曾通過三個模型對 RNAV(區(qū)域?qū)Ш?) 航路和非 RNAV航路的飛機(jī)飛行對比得出 RNAV航路與非 RNAV 航路相比具有明顯的優(yōu)勢。這說明，區(qū)域?qū)Ш降膶?dǎo)航精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)導(dǎo)航，可以使飛行軌跡比傳統(tǒng)導(dǎo)航更接近標(biāo)稱航跡。 巴克等學(xué)者將區(qū)域?qū)Ш脚c非區(qū)域?qū)Ш胶铰愤M(jìn)行對比飛行實(shí)驗(yàn)，證明了區(qū)域?qū)Ш较鄬τ趥鹘y(tǒng)導(dǎo)航而言具有更多的優(yōu)勢，首先表現(xiàn)在其飛行路徑的任意性，其次傳統(tǒng)導(dǎo)航必須依賴導(dǎo)航臺來確定航空器的位置，是相對性的，而區(qū)域?qū)Ш絼t能夠以地理坐標(biāo)來確定航空器的絕對位置，阿麥爾在 1992年在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，至少有 95%的偏航容差分布在 177。 在國外已有許多關(guān)于 基于陸基導(dǎo)航的 區(qū)域?qū)Ш降难芯?，如巴塞特?1985年年對聯(lián)邦航空局的 VOR、 DME等導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋做過處理，給出了新的目前而言最好的覆蓋圖表。目前，大約有 85％ 的進(jìn)離場航空器使用 RNAV 程序，未來程序設(shè)計的改進(jìn)將使效益更加明顯。 哈特斯菲爾德國際機(jī)場 （ KATL） 也實(shí)施了類似的 RNAV程序，三角 （ Delta） 航空公司是該機(jī)場的主要運(yùn) 行商。 在 2020 年達(dá)拉斯 /沃思堡國際機(jī)場 （ KDFW） 實(shí)施 RNAV 離場，評估證實(shí)在 KDFW機(jī)場實(shí)施 RNAV 離場程序兩個月內(nèi)，運(yùn)行優(yōu)勢明顯增加，這些程序符合消噪程序要求，實(shí)現(xiàn)了扇形離場，也就是交替使用分離航路實(shí)現(xiàn)連續(xù)離場，該運(yùn)行縮小了航空器間的間隔，增加了離場容量，減少了離場延誤。 2020年 7月推出的 GeoTITAN RNAV程序的設(shè)計 功能。與此同時，為了保證陸基 RNAV 程序的順利實(shí)施， FAA 委托美國空中交通仿真有限公司開發(fā)完成了專門用于 RNAV 航路設(shè)計和評估的系統(tǒng) —— RNAVPro，該系統(tǒng)可以完成在陸基導(dǎo)航方式下，實(shí)施 RNAV程序所必須的定位精度分析與模擬。 1996 年，世界第一個 RNP/RNAV 程序在美國阿拉斯加朱諾（ Juneau）機(jī)場應(yīng)用，有效的解決了朱諾機(jī)場因自然條件惡劣，航班經(jīng)常因?yàn)樘鞖庠虿荒苷Ｆ鸾刀黄热∠碾y題。 2020 年 3 月，國際民航組織 (ICAO)正式發(fā)布了基于性能的導(dǎo)航 (PBN)手冊，標(biāo)志著 PBN 技術(shù)應(yīng)用建設(shè)的全面展開。為有效應(yīng)對空中交通流量 快速增長的壓力，美國和歐洲于 2020年分別提出了 NGATS計劃和 SESAR計劃，目的是通過新技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)空中交通管理效能的全面提高。 由于數(shù)據(jù)缺乏，目前全球的導(dǎo)航設(shè)備行業(yè)上對于陸基導(dǎo)航設(shè)備的定位估計都采用平方和根（ RSS）公式來估計系統(tǒng)性能，并不是很精確，對于導(dǎo)航精度就會產(chǎn)生偏差，本文將采用誤差橢圓的方法對以 VOR/DME、 DME/DME 兩種區(qū)域?qū)Ш椒绞綖橹鞯年懟鶎?dǎo)航方式進(jìn)行實(shí)時定位誤差估計。 陸基 導(dǎo)航 設(shè)備的導(dǎo)航性能主要包括導(dǎo)航精度和導(dǎo)航有效區(qū)域。 要描述一個無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，必須考慮其精度、可用性、可靠性、覆蓋范圍、信息更新率、多值性、系統(tǒng)容量、完好性和導(dǎo)航信息的維數(shù)等幾個參數(shù)。 基于 陸基 導(dǎo)航的區(qū)域?qū)Ш?是在現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上的一種區(qū)域?qū)Ш椒椒ā? 從航空發(fā)達(dá)國家采用區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)優(yōu)化飛行航線及飛行剖面取得的經(jīng)驗(yàn)中，區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)具備不依賴地基導(dǎo)航設(shè)備而在任意兩點(diǎn)之間精確飛行的能力，我國也在逐步推行區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)。 3 在實(shí)施流量管理時，建立等待航線也很方便 。而實(shí)施區(qū)域?qū)Ш胶?，航路點(diǎn)的選擇具有較大自由，如前所述，可以選擇導(dǎo)航臺、地標(biāo)位置點(diǎn)，也可以選擇具有精確經(jīng)緯度的位置點(diǎn) ?，F(xiàn)在航線主要是以無線電導(dǎo)航臺為基礎(chǔ)的，其起點(diǎn)、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)、終點(diǎn)都選定為 導(dǎo)航臺 ； 航空器只能逐臺飛行。這是強(qiáng)調(diào)實(shí)施區(qū)域?qū)Ш奖仨氄莆诊w機(jī)實(shí)時的經(jīng)緯度坐標(biāo)，即區(qū)域?qū)Ш揭揽匡w機(jī)的絕對位置導(dǎo)航。區(qū)域?qū)Ш皆O(shè)備包括傳統(tǒng)的以地面電臺為基礎(chǔ)的陸基導(dǎo)航設(shè)備和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)的星基導(dǎo)航設(shè)備，是通過下列一種或幾種的組合來進(jìn)行區(qū)域?qū)Ш降模?VOR/DME,DME/DME，LORAN， GPS 或 GNSS，甚低頻 波束導(dǎo)航系統(tǒng)， INS 或 IRS。 區(qū)域?qū)Ш?(英文簡稱 RNAV)是一種導(dǎo)航方法，允許飛機(jī)在臺基導(dǎo)航設(shè)備的基準(zhǔn)臺覆蓋范圍內(nèi)或在自主導(dǎo)航設(shè)備能力限制內(nèi)或兩者配合下按任何希望的飛行路徑運(yùn)行。 RNP 是建立在 RNAV 基礎(chǔ)上的精密導(dǎo)航系統(tǒng)，飛機(jī)在一個確定的航路、空域或區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時，所需的導(dǎo)航性能精度，要求飛機(jī)在 95%的飛行時間內(nèi)，機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)使飛機(jī)保持在限定的空域內(nèi)飛行。該導(dǎo)航方式允許航空器不飛經(jīng)某些導(dǎo)航設(shè)施，這就擺脫了沿常規(guī)航路逐臺飛行的束縛，提高了空域的利用率 [1]。機(jī)載設(shè)備性能與自動化程度的提高，為 提出 RNAV 概念并得以應(yīng)用提供了必要條件。其航路與飛行程序設(shè)計受地面導(dǎo)航臺布局與設(shè)備種類限制。 其中所使用的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)和設(shè)備主要有：羅蘭（ LORAN）系統(tǒng)、自動測向器（ ADF）、甚高頻全向信標(biāo)（ VOR）、測距器（ DME）、塔康（ TACAN）系統(tǒng)、儀表著陸系統(tǒng)（ ILS）、微波著陸系統(tǒng)（ MLS）、精密進(jìn)近雷達(dá)（ PAR）等。 國際民航組織（ ICAO）早在 1991 年就確立了新航行系統(tǒng)（ FANS）和區(qū)域?qū)Ш剑?RNAV）的概念 ，在這個概念的影響下，全球航空運(yùn)輸發(fā)生了巨大變化 。單一的 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)難以滿足新一代國家空中交通管理系統(tǒng)對導(dǎo)航系統(tǒng)在精度 、完好性、連續(xù)性和可用性等方面的要求 。 本章對所選課題的來源、背景及實(shí)際的意義做了相關(guān)介紹，同時概述了 區(qū)域 導(dǎo)航 技術(shù) 研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀，最后介紹了論文的主要內(nèi)容。在航空與航天技術(shù)飛速發(fā)展的今天，導(dǎo)航系統(tǒng)的精度已經(jīng)成為評價現(xiàn)代航空 (航天 )器性能的重要參 數(shù)之一。 1 第一章 緒論 導(dǎo)航定位技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中一門重要的技術(shù)學(xué)科，在航天、航空、航海和大地測量以及其他許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。 i 陸基導(dǎo)航技術(shù)研究 目 錄 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 課題背景和意義 ...................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................... 3 國外研究現(xiàn)狀 ............................................................. 3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ............................................................. 5 論文研究內(nèi)容和方案 .................................................. 7 第二章 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理和測量誤差分析 .................................................................. 9 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理 ................................................ 9 VOR系統(tǒng)工作原理 ......................................................... 9 DME系統(tǒng)工作原理 ........................................................ 12 TACAN系統(tǒng)工作原理 ...................................................... 15 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性分析及誤差建模 ................................. 18 ....................................... 19 DME測距系統(tǒng)誤差特性分析及誤差建模 ....................................... 24 ................................................ 26 本章小結(jié) ........................................................... 28 第三章 陸基導(dǎo)航組合系統(tǒng)定位誤差分析 ............................................................................ 29 陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的組合方式及定位原理 ................................... 29 DMEDME組合方式 ........................................................ 29 VORDME組合方式 ........................................................ 29 VOR、 DME 組合系統(tǒng)定位誤差分析 ...................................... 30 VORDME 定位誤差分析 .................................................... 30 DMEDME定位誤差分析 .................................................... 32 基于誤差橢球的誤差分析 .................................................. 36 本章小結(jié) ........................................................... 41 第四章 區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)研究 .................................................................................................... 42 區(qū)域?qū)Ш礁攀? ....................................................... 42 RNAV概 述 ............................................................... 42 區(qū)域?qū)Ш綄?dǎo)航的精度要求 ................................................ 43 區(qū)域?qū)Ш降奶攸c(diǎn) .......................................................... 43 區(qū)域?qū)Ш降膬?yōu)勢及效益 .................................................... 44 RNP 概述 ........................................................... 45 ii RNP概念 ................................................................ 45 RNP ................................................................ 46 RNP ............................................................ 48 PBN 概述 ........................................................... 49 PBN概念 ................................................................ 49 PBN分類 ................................................................ 50 作用及優(yōu)勢 .............................................................. 51 區(qū)域?qū)Ш街械恼`差分析 ............................................... 51 導(dǎo) 航系統(tǒng)誤差 ............................................................ 51 顯示系統(tǒng)誤差 ............................................................ 52 ............................................................ 52 ....................................