飛機是如何導航的？ 李卓倫 5110309075 你可曾在蔚藍的天際中探尋過自由的白痕？你可曾聆聽鋼鐵巨物劃過天際的轟鳴？你 可曾透過機窗品味過雲天相交的優雅？作為快捷而又相對安全的代表，飛機，早已成為我們 生活中重要的一部分。 “空中鐵翼”來往於雨地，將世界編織成一張交流的大網。可是飛機是如何導航的呢？ 一、什麼是飛機導航？ 導航是讓航行物體按照一定的計畫或要求從一個地方（出發地）航行到另一個地方（目 的地)的過程。如對於公交汽車，曾存在過導航員導航的情况·而現在主要是目視導航結合 全球衛星定位系統導航。而飛機導航，自然就是對飛機導航的過程。 飛機作為一種在空中運動的航行器，由於空間的開闊性·自然在航行過程中十分依賴於 導航·如果說飛機的外部材料與結構是飛機的軀幹，那麼導航如同是飛機的靈魂；沒有軀幹 便不能在空中飛行，而沒有靈魂就會迷失方向，陷入囹圄之中。 那麼，飛機又是如何導航的呢？飛機導航又分為哪些方式呢？ 二、飛機導航的分類 總的說來，飛機導航可分為目視導 航·儀錶導航·無線電導航、慣性導航 和組合導航這五類。 目視導航一一眼力的考驗：因為限 於技術，早期的飛機飛行高度較低，而 且缺乏儀器·這便使日視導航成為一種 可行且必行的導航方式。它主要依靠地 A6 面標誌和地圖去認路，此時飛機不能飛 得太高，駕駛員必須用雙眼盯住地面， 搜索標誌物。設想一下，你駕駛著在低 空飛行的飛機·無時無刻不緊繃神經， 在掠過的風景中尋找目標地標，其難度 图1 测角系统 可想而知。因此，目視導航逐渐被其他 導航方式取代，但在起飛降落和緊急情 况時還有所運用。 儀錶導航一一機械的力量：利用飛 機上的導航儀錶，為駕駛員提供如高度 速度等參數，這就是儀錶導航。常見的 儀錶有磁羅盤、空速表、高度表等。由 於儀錶精度與人的資料處理能力有限， 這種導航方式目前只用於人工領航和 應急使用，不過它作為一種保障也不可 取代。 無線電導航一一技術的革新：無線 图2 测距系统
飛機是如何導航的？ 李卓倫 5110309075 你可曾在蔚藍的天際中探尋過自由的白痕？你可曾聆聽鋼鐵巨物劃過天際的轟鳴？你 可曾透過機窗品味過雲天相交的優雅？作為快捷而又相對安全的代表，飛機，早已成為我們 生活中重要的一部分。 “空中鐵翼”來往於兩地，將世界編織成一張交流的大網。可是飛機是如何導航的呢？ 一、什麼是飛機導航？ 導航是讓航行物體按照一定的計畫或要求，從一個地方（出發地）航行到另一個地方（目 的地）的過程。如對於公交汽車，曾存在過導航員導航的情況，而現在主要是目視導航結合 全球衛星定位系統導航。而飛機導航，自然就是對飛機導航的過程。 飛機作為一種在空中運動的航行器，由於空間的開闊性，自然在航行過程中十分依賴於 導航。如果說飛機的外部材料與結構是飛機的軀幹，那麼導航如同是飛機的靈魂；沒有軀幹 便不能在空中飛行，而沒有靈魂就會迷失方向，陷入囹圄之中。 那麼，飛機又是如何導航的呢？飛機導航又分為哪些方式呢？ 二、飛機導航的分類 總的說來，飛機導航可分為目視導 航、儀錶導航、無線電導航、慣性導航 和組合導航這五類。 目視導航——眼力的考驗：因為限 於技術，早期的飛機飛行高度較低，而 且缺乏儀器。這便使目視導航成為一種 可行且必行的導航方式。它主要依靠地 面標誌和地圖去認路，此時飛機不能飛 得太高，駕駛員必須用雙眼盯住地面， 搜索標誌物。設想一下，你駕駛著在低 空飛行的飛機，無時無刻不緊繃神經， 在掠過的風景中尋找目標地標，其難度 可想而知。因此，目視導航逐漸被其他 導航方式取代，但在起飛降落和緊急情 況時還有所運用。 儀錶導航——機械的力量：利用飛 機上的導航儀錶，為駕駛員提供如高度 速度等參數，這就是儀錶導航。常見的 儀錶有磁羅盤、空速表、高度表等。由 於儀錶精度與人的資料處理能力有限， 這種導航方式目前只用於人工領航和 應急使用，不過它作為一種保障也不可 取代。 無線電導航——技術的革新：無線
電精度高，作用距離遠，定位時間短， 因此為飛機導航帶來了一場革新·無 線電導航是利用地面無線電導航台和 飛機上的無線電導航設備對飛機進行 定位和引導·主要是測高、测向、測 速、測距和定位。無線電導航系統按 所测定的導航參敷分為5類：测角系 統，如無線電羅盤和伏爾導航系統（見 人达 圖1)：测距系統’如無線電高度表和 測距器(DME)(見圖2)；测距差系統， 即雙曲線無線電導航系統，如羅蘭C導 航系統和奥米加導航系統（見圖3）： 图3 测距差系统 測角测距系統，如塔康導航系統和伏 爾-DME系統（見圖4）：測速系統，如 多普勒導航系統)。其實他們都是利 用了基站與飛機的空間位置，通過無 線電测角測距。 無線電導航系統使用廣泛，但由 於無線電易受環境影響，人們還在不 斷探索著新的更具廣泛性與實用性的 導航方式。而隨著科技的不斷發展， 衛星技術開始被運用於導航中。借助 衛星，飛機導航實現了超遠端定位· 而且有著很高的精確度如美國的GPS 图4测角测距系统 系統，擁有24顆衛星·實現了高精度 的全球覆蓋。但因為這種導航依賴於外部的條件，所以不能完全取代其他的導航方式。 慣性導航一一高價值的自主導航慣性導航是利用陀螺儀和加速度計這兩種慣性敏感器， 通過测量飛機加速度和角速度並通過積分運算處理而實現的自主式導航方法這種方法利用 了牛頓第二定律，是測量與電腦運算並行，推算出飛機的姿態方位等参敷·極大地提高了自 主性與精確性。可是這種導航方式存在兩個缺點·第一是定位的誤差會隨著時間而積累，長 時間的飛行會是這種導航方式變得不可信·再者是這種導航對儀器精度的要求高·因而帶來 了高成本。不過其自主的巨大優勢，使得這種導航方式被廣泛應用。 组合導航一一取長補短：從管理的角度上·優勢互補是大趨勢。當然這對於導航也是成 立的·為了提高導航的精度和性能，將上面的雨種以上導航方式組合成為組合導航·如無電 -慣性導航，慣性導航不易受外界干擾·提供資料較全面，而無線電導航可以彌補慣性導航 定位誤差隨時間的積累·除成本因素，組合導航無其他明顯缺點，因此絕大多敷現代飛機採 用的該導航方式。 三、走向何方？一一展笔飛機導航 稍微看看飛機導航發展的過程·不難發現飛機導航有精確化資訊化的趨勢·如何進一步 精密化？筆者認為，儀器的精度受限於材料與機械結構。在這兩方面的提升是提高精度的可 能發展方向。那麼又如何進一步資訊化？筆者覺得演算法需要優化·系統魯棒性應增強。這 可能只是筆者一點點遐想，不過我期待著飛機導航能更精確更具有環境適應性·
電精度高，作用距離遠,定位時間短， 因此為飛機導航帶來了一場革新。無 線電導航是利用地面無線電導航台和 飛機上的無線電導航設備對飛機進行 定位和引導，主要是測高、測向、測 速、測距和定位。無線電導航系統按 所測定的導航參數分為 5 類：測角系 統,如無線電羅盤和伏爾導航系統（見 圖 1）；測距系統，如無線電高度表和 測距器(DME)（見圖 2）；測距差系統, 即雙曲線無線電導航系統,如羅蘭C導 航系統和奧米加導航系統（見圖 3）； 測角測距系統,如塔康導航系統和伏 爾-DME 系統（見圖 4）；測速系統，如 多普勒導航系統【1】。其實他們都是利 用了基站與飛機的空間位置，通過無 線電測角測距。 無線電導航系統使用廣泛，但由 於無線電易受環境影響，人們還在不 斷探索著新的更具廣泛性與實用性的 導航方式。而隨著科技的不斷發展， 衛星技術開始被運用於導航中。借助 衛星，飛機導航實現了超遠端定位， 而且有著很高的精確度。如美國的GPS 系統，擁有 24 顆衛星，實現了高精度 的全球覆蓋。但因為這種導航依賴於外部的條件，所以不能完全取代其他的導航方式。 慣性導航——高價值的自主導航：慣性導航是利用陀螺儀和加速度計這兩種慣性敏感器， 通過測量飛機加速度和角速度並通過積分運算處理而實現的自主式導航方法。這種方法利用 了牛頓第二定律，是測量與電腦運算並行，推算出飛機的姿態方位等參數，極大地提高了自 主性與精確性。可是這種導航方式存在兩個缺點。第一是定位的誤差會隨著時間而積累，長 時間的飛行會是這種導航方式變得不可信。再者是這種導航對儀器精度的要求高，因而帶來 了高成本。不過其自主的巨大優勢，使得這種導航方式被廣泛應用。 組合導航——取長補短：從管理的角度上，優勢互補是大趨勢。當然這對於導航也是成 立的。為了提高導航的精度和性能，將上面的兩種以上導航方式組合成為組合導航。如無電 -慣性導航，慣性導航不易受外界干擾，提供資料較全面，而無線電導航可以彌補慣性導航 定位誤差隨時間的積累。除成本因素，組合導航無其他明顯缺點，因此絕大多數現代飛機採 用的該導航方式。 三、走向何方？——展望飛機導航 稍微看看飛機導航發展的過程，不難發現飛機導航有精確化資訊化的趨勢。如何進一步 精密化？筆者認為，儀器的精度受限於材料與機械結構。在這兩方面的提升是提高精度的可 能發展方向。那麼又如何進一步資訊化？筆者覺得演算法需要優化，系統魯棒性應增強。這 可能只是筆者一點點遐想，不過我期待著飛機導航能更精確更具有環境適應性
再望向飛過視野的飛機，再體會輕易日行萬里的豪氣與愜意，不知你會不會想起飛機那 永遠重要的靈魂，不知你會不會為這份人類的智慧與科技而驚歎？ 參考資料： [1]http://baike.baidu.com/view/131008.htm
再望向飛過視野的飛機，再體會輕易日行萬里的豪氣與愜意，不知你會不會想起飛機那 永遠重要的靈魂，不知你會不會為這份人類的智慧與科技而驚歎？ 參考資料： 【1】 http://baike.baidu.com/view/131008.htm
