——西藏航空 邓成竹
卫星导航在我们的日常生活中早已被广泛应用。无论是我们所熟悉的手机里各种地图APP的导航功能，还是我们不那么熟悉的电网、金融等领域的精准授时服务，其背后都是卫星导航系统在发挥着关键作用。在民航业内，卫星导航同样应用广泛，是至关重要的核心技术，飞机从起飞到降落的全过程都可能会用到卫星导航。
GNSS（全球导航卫星系统），卫星是民航PBN技术的主要导航设施，理论上它包括美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧洲“伽利略”（GALILEO）和我国的“北斗”系统。但截止目前，美国的GPS是唯一一个在飞行所有阶段得到实际应用的GNSS，全球绝大多数民航飞机都选择GPS作为机载卫星导航系统的主用导航源。
2020年6月23日，随着第55颗北斗导航卫星发射成功，北斗卫星导航系统完成全部组网星座发射任务，全球卫星导航系统正式建成，可以为全球用户提供卫星导航服务！随着时间的推移，未来美国GPS垄断民航GNSS的现状将有望被改变。签派员作为航空公司运行的第一线，担负着航班运行指挥与决策的千钧重担，及时熟悉北斗卫星导航系统及其在民航中的应用，对今后的工作大有帮助。
如何了解北斗卫星导航系统并知晓它的优势，可以从签派员日常工作说起。在某些航班签派放行过程中，会涉及到RAIM预测评估，当RAIM预测出现空洞超过5分钟，可能会影响到这些航班的签派放行决策。而所谓的RAIM预测，即特定时间特定区域几何构型合适的可见导航卫星数量，这和导航卫星的星座密切相关。
我国目前建成的北斗卫星导航系统北斗3号，采用了3种轨道卫星组成的混合星座。截止2021年，由30颗卫星组成，包括3颗地球静止轨道卫星（GEO卫星）、3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO卫星）和24颗中圆地球轨道卫星（MEO卫星），如图一。
然而，美国的GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧洲“伽利略”（GALILEO）的星座，截止2021年，都只有单一的中圆地球轨道卫星（MEO卫星）。只有我们中国的北斗是3种轨道的混合星座！
三种轨道混合星座的优势很多，但是与航空公司运控签派联系最紧密的优势，体现在图二中。
世界大部分地区，特别是亚太地区，可见北斗卫星数量在14-16颗！这就是说，假如未来我国民航客机采用北斗导航，那理论上签派员放行前，就不用去考虑所谓的RAIM预测了，因为可见卫星数量完全足够，RAIM功能就肯定没问题！
北斗卫星导航系统的第二个优势，同样可以从签派员的日常工作中发现。放行国际航班，有时可能会碰到所谓的LPV进近（英文全称是Localizer Performance with Vertical Guidance）,即带垂直引导的航向信标性能，其实就是带广域增强系统WAAS的GPS进近，水平引导精度能够达到I类精密进近水平。
要实现LPV进近的关键，就是广域增强系统WAAS。北斗系统建成之初，就自带能够实现广域增强功能的星基增强系统SABS，其主要通过3颗地球静止轨道卫星（GEO卫星）和混合星座来实现。也就是说，以后我国飞机要通过北斗实现LPV进近，会更加的方便，不需要再发射额外的卫星了。如果再通过建设兼容北斗的地基增强系统GBAS，II类和III类精密进近也可以实现。
第三个优势就在于自主可控。美国GPS系统是由美国空军掌握的，在2000年取消了SA干扰以后才可以供民航使用，而SA干扰可以极大降低GPS定位精度。既然能取消，也就是说如果需要，随时能恢复。事实上，现在美国的技术可以直接关掉某个特定区域的GPS导航，这种情况在国际上已经出现过了。卫星导航依赖单一GPS导航，这无疑会对运行带来不可接受的风险。所以，卫星导航这种大国重器，必须自主可控。我国目前的北斗卫星导航系统北斗3号，所有元器件100%国产，包括了卫星导航最最核心的氢原子和铷原子钟，这完全都是由我国科学家自主研发的。所以，“自主可控”毫无疑问是北斗卫星导航系统的优势之一。
北斗卫星导航系统当然还有很多其他优势，比如全球短报文通信，精密单点定位等等。与上面三种优势相比，其他优势与签派员工作没有如此紧密的联系，在此就不再单独介绍。接下来，讨论一下北斗卫星导航系统在民航中的未来应用计划。
2019年，中国民航局发布了《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》。按照路线图的安排，北斗卫星导航系统的民航应用分为近期（2019-2021年）、中期（2022-2025年）和远期（2026-2035年）三个阶段，涉及到大量国际标准制定、法规体系建立、运行能力建设、机队加改装等工作，是一项庞大且复杂的系统性工程。签派员最关心的问题，无疑是北斗卫星导航会以怎样的方式融入日常工作呢？
首先，就是航空器追踪与监控。根据路线图规划，我国飞机会逐步完成北斗终端设备的加改装，逐步实现基于北斗定位的追踪和监控。以后大家上班时，监控屏幕上一架架飞机飞行轨迹的ADS-B位置信息，可能就是来源于我们的北斗卫星了。看到他们，想到浩瀚太空中一颗颗中国人自己制造的北斗卫星，正精准定位我们的航班，会不会有一种亲切感？
按照规划自2025年起，进入航空公司的新飞机的MMR（多模式接收机）会兼容北斗系统与北斗星基增强SABS系统，这是实现基于北斗导航精密进近的第一步。这里需要注意的是，应用北斗并不代表不使用GPS等其他卫星导航系统。事实上北斗系统自建立之初，就注重全球合作，北斗的B1C与B2a信号与美国的GPS L1C和L5、欧洲的Galileo E1和E5信号兼容，这就是说，这3种导航信号，我们2025年后的新飞机的MMR都是可以接收的。在飞机改变的同时，兼容北斗系统的双频多星座地基增强系统（DFMC GBAS）地面站，也会在国内的机场开始建设，我们离使用北斗精密进近的目标愈来愈近。
到2035年左右，我们所有的飞机均装备兼容北斗的机载多模式接收机MMR，具备北斗导航功能。实现以北斗为核心的多模GNSS作为PBN、ADS-B运行的主要导航源。并且通过北斗为主用或辅助导航源，实现机场I类精密进近运行。到时签派放行的飞机，就会由中国人自己制造的卫星导航系统定位指引，这是一件想想都让人激动的事。
——本文源自《飞行员》杂志2023年第6期 总第122期
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