世界各地的航空業與飛行人員,均利用GNSS來提高飛行安全和效率。由于它的精確性、連續性和全球化性能,GNSS可以提供完美的衛星定位導航授時服務,滿足航空用戶的多種多樣的要求。以天基定位和導航為依托,可以在航空飛行的所有階段確定飛行體的三維位置,從起飛、飛行和降落,一直到機場的地面導航都能夠發揮積極作用。
運用區域導航概念的趨勢說明,GNSS擔當了,并將擔當更加重要的角色。區域導航允許飛機在用戶選擇的路線上,從一個確定點飛到另一確定點,而這些確定點并不需要地面基礎設施的參照。一些有效程序已經被擴展到航空飛行的各個階段,均可以利用GNSS及其增強服務。在飛行區域內沒有適當的地面導航幫助或監控設備時更是如此。
由GNSS創造出新的和更有效率的空中路線,正在不斷地擴展。從而,節省了大量時間和金錢。許多時候,在數據匱乏的區域(例如海洋上空)的飛行,GNSS提供的數據可以安全地減少飛機之間的距離,使更多的飛機選擇他們喜歡的和有效率的航線,以節省時間和燃料并增加貨運收入。
利用GNSS能夠明顯增加運作利益和機場降落的安全,這種變革正在實施,甚至在沒有傳統地面服務的偏遠地區也在實施。在世界上有些地區,衛星信號或被增強,或為適應特殊航空需要而得到改善,比如在低能見度條件下實現安全降落。在那些情況下,甚至還可以有更精確的操作。
對航空界來說,GNSS正在被不斷地完善和現代化。尤其是正在進行的民用現代化過程中的一個主要組成部分是增加了多個新信號。這些信號不僅是對現有民用服務的補充,而且是明顯的增強。如GPS L2信號,是為一般的非安全或危急用途使用的。而L5信號將由國際社會提供保護,用于航空導航。這一增加生命安全的民用信號,將使GNSS提供兼容互操作,能夠對許多航空應用提供更可靠的導航服務。
與生命安全密切相關的L5信號,其帶來的利益將遠大于現有的衛星導航服務。這個信號通過與其它信號的組合使用,構成雙頻航空電子設備,能夠在全世界提供更多的儀表著落機會。雙頻的意義是由同時使用雙重信號來顯著減少電離層干擾所產生的信號誤差。這將增強整個系統,包括提高精度、可用性和完好性,并且可以在對地面設施減少投資或沒有投資的情況下獲得準確著陸的功能。
依靠GNSS,將其作為今天和明天的空中交通管理系統的基礎,是許多國家航空發展計劃的重要組成部分。那些正在利用GNSS的航空當局已經看到了和記錄了飛行空間用戶和服務提供者所節省的航行時間、工作量和運行成本。GNSS還是許多其他航空系統的一個關鍵組成部分, 例如增強的地面進近警告系統(EGPWS),就已經被證明可以成功地減少受控制飛行撞擊地面的危險性,而這是造成很多飛機失事的主要原因。
GNSS為航空業帶來非常明顯的益處,它們主要包括:在全球范圍內為航行所有階段提供連續的、可靠的和精確的定位信息,供所有人免費享用;為航行空間服務提供者和用戶提供安全、靈活和節省燃料的航線;GNSS的全面使用,有可能終止和削減昂貴的地面導航設施、系統和服務;由于對天空中飛行情勢的了解,顯著增加了地面移動操作中的安全性;由于最小間隔距離的縮減和更有效的航空交通管理,航空能力得到提高,因而航班延誤、特別是在惡劣天氣條件下的延誤可以減少;增加生命安全的性能,比如EGPWS。
國際民航組織(ICAO)歷來提倡用衛星導航作為全球單一的導航手段來實現飛機所有的飛行階段的導航,這是一個很困難的任務,也是一個很漫長的實施過程。單一的星座不足以擔此重任,必須建立增強系統,以及構作新的星座,并列出了GNSS計劃,還劃分為兩個階段GNSS1和GNSS2,希望完成增強和新建兩項任務。增強可以從兩方面實現,一是利用星基設備的星基增強系統(SBAS),或者稱為廣域增強系統(如美國的WAAS,歐洲的EGNOS,中國的CWAAS,俄羅斯的SDCM,日本的MSAS,印度的GAGAN),二是利用地基的地基增強系統(GBAS),或者稱為局域增強系統(LAAS)。歐洲的Galileo、中國的BDS和俄羅斯的格洛納斯系統,形成更加完備的全球導航星座,它們與GPS配合起來,可以大大提高導航衛星的可用性,使單一的GPS市區可用性從55%提高到GNSS共用時的95%以上。
國際上利用衛星導航系統來改造原先的空中交通控制系統,以建立新航行系統,以期用差分GNSS技術建立星基增強系統(SBAS)逐步代替原先的微波著陸/儀表著陸系統,美國的WAAS系統計劃在2003年下半年運營,地面改正數據可以通過靜地衛星轉發給飛機。WAAS一開始就能使GPS三維定位精度提高到7m左右,經進一步改進后甚至能達到1m精度,可滿足I類精密進近的要求。除了提高精度外,WAAS也能提高可用性和完善性監測,因為靜地衛星提供了又一個額外的導航空間信號和整個星座的完善性信息。
局域增強系統(LAAS)與WAAS不一樣,它是在機場附近半徑為五十公里的范圍內廣播DGPS改正與相關信息。I類著陸要求有兩個GPS參考接收機,II類和III類著陸則分別要求有三個和四個接收機。此時的DGPS系統運用的是載波平滑碼技術。LAAS好處甚多,它可通過增加精密進近能力改進安全性,增加機場運作容量,改進調度的靈活性,單系統復蓋多跑道,支持機場地面運作,幫助飛行員自動工作。還可以實現精密的跑道監測,并促進航空電子的完善和進步。
GNSS使得全球無縫導航和監視成為可能,將迎來航空導航歷史上的一次劃時代的革命。衛星導航可以在航空路線的全過程發揮作用,其中包括越洋空域航路、陸上空域航路、進近著陸、終端區域導引、機場地面監視和管理,以及特殊區域導航,如農業和林業等應用。
GNSS的航空應用還包括:飛機的航路監視,飛機試驗和測試,航空測量,和特種飛機應用。飛機的航路監視,是利用自動相關監視系統(ADS)能夠使得飛行員和航空管制人員實現雙向數據傳輸和語音通話,能夠對于飛行中的飛機,其上下左右前后的空中飛行器了如指掌,充分保證了飛行的安全性和靈活性,大大減輕了工作人員的負擔。飛機試驗和測試,是在新機型、新機載設備、機載武器系統或地面服務系統設計、定型、測試過程中,常常以GPS測量系統得到的飛行狀態參數為基準使得飛行試驗、數據處理和飛行測試變得簡單可行,也大大節省費用開支。航空測量,除了一般要求進行飛機導航外,還用于為航測飛機提供記載觀測量的時間和位置,實現信息交換、數據記錄和數據的后處理。所謂的特種飛機應用??饕?糜諍嬌漳附⑸戲苫?漚ⅰ⑵鴟傻家??鄙??鸞檔家?⒕?沒?嘍印⑼環饋⒖罩屑佑停?涂罩興閹骶仍?取?