基于必备导航性能的区域导航及其效益分析
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大数据实现精确定位导航大数据实现精确定位导航导语:随着技术的不断发展和应用的普及,大数据已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
在定位导航领域,大数据也被广泛运用,实现了更加精确的导航定位。
本文将探讨大数据在实现精确定位导航方面的应用和优势。
一、大数据在导航定位中的应用1. 基于移动信号的定位大数据技术可以基于移动信号,如手机信号、WIFI信号等,对用户位置进行识别和定位。
通过分析用户与移动信号的连接情况和距离,可以推断出用户所在的位置,并实现导航功能。
这种定位方式不依赖于卫星信号,准确度更高,尤其在城市中的建筑密集区域具有明显优势。
2. 基于地理数据的定位大数据技术可以收集和分析各种地理数据,如地图数据、交通数据、气象数据等,从而为导航系统提供更准确的定位服务。
通过实时更新地图数据和交通状况,导航系统可以根据当前的路况情况智能调整路径,并提供更加精确的时间和距离估算。
3. 基于用户行为数据的定位大数据技术可以分析用户的历史导航数据和行为模式,从而对用户的喜好和需求进行深入理解。
通过对用户的行为数据进行挖掘和分析,导航系统可以为用户提供个性化的导航方案和推荐服务,提高用户的导航体验和满意度。
二、大数据实现精确定位导航的优势1. 提供更加准确的路线规划通过大数据技术对地理、交通等多方面数据的分析,可以提供更准确的路线规划。
导航系统可以考虑实际的道路状况、交通拥堵情况以及用户的出行习惯等因素,从而为用户提供最佳的路线选择,减少行车时间和油耗。
2. 避免交通拥堵大数据技术可以实时监测和分析交通状况,并及时反馈给导航系统和用户。
当路段出现拥堵情况时,导航系统可以根据大数据分析的结果,及时调整路径,避免用户进入拥堵的道路,提高出行效率和舒适度。
3. 精确定位服务大数据技术可以通过对地理、移动信号等多个方面信息的收集和分析,实现对用户位置的精确定位。
这种定位方式不仅在室内环境中具有优势,还可以在各种天气条件下实现准确的导航定位,提供更好的导航服务。
区域卫星导航与位置服务一、区域卫星导航的概念及特点区域卫星导航是指采用区域卫星系统作为导航及定位的手段,做到对于某一区域内的运动体进行定位与导航。
与全球卫星导航系统相比较,区域卫星导航系统具有定位精度更高、成本更低、维护更容易等优点。
其中系统又可分为单载波调制系统(S数据)与双载波调制系统(L数据),单载波调制系统又称 S数据系统,是一种基于一个频段的导航信号伪码和载波信号直接解调的方式,双载波调制系统又称 L数据系统,是一种基于两个频段(L1、L2)的伪码和载波信号直接解调的方式。
二、区域卫星导航的应用1.军事领域应用:区域卫星导航系统是军队在实施统一领导、协同作战、精确打击等方面的必备技术手段之一。
2.民用领域应用:区域卫星导航技术广泛应用于车载导航、无人机、船舶导航、钢铁行业、防范地质灾害、精细农业以及物联网等。
3.大型工程测绘:区域卫星导航技术具有精准的定位与导航能力,因此在大型工程测绘与建筑领域,能够发挥很好的作用。
三、位置服务的概念及特点位置服务是指利用现代通信、计算机技术及卫星定位技术等,为用户提供基于用户位置信息的各种服务,如交通导航、地理查询等。
与传统GPS相比,位置服务更多地关注的是对用户身处环境的智能识别和服务,如智能导航,位置特征分析,位置信息共享等。
四、位置服务的应用1.交通导航:利用位置服务可以实现交通导航,包括道路交通情况、ETC收费、实况路况、行车轨迹等。
2.智能家居:位置服务可以实现家居智能化,如可以根据居住地定位来控制灯光、空调、音乐等家庭设备,而且还能够实现环境感应、智能安防等功能。
3.社交与推荐服务:利用位置服务可以为用户推荐本地美食、电影院、购物中心等参考性活动。
4.电子商务:对于电子商务来说,利用位置服务可以实现基于位置的商品推荐、线下购买得到线上优惠等等。
五、区域卫星导航与位置服务的结合区域卫星导航和位置服务两者结合,可以实现更加精准且具备实时性的服务。
区域CORS系统的定位精度分析区域CORS系统(Continuously Operating Reference Station)是一种基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的精密测量技术,用于提供高精度的定位服务。
该系统通过在地面上分布具有准确位置信息的基准站来收集GNSS信号,然后将这些数据传输至中央服务器进行处理和分析,最终提供精确的定位结果。
1.基准站布设密度:基准站的布设密度对定位精度有很大影响。
通常情况下,基准站的间距越小,系统的定位精度越高。
因此,在设计和部署区域CORS系统时,应尽可能增加基准站的数量和分布密度,以获取更准确的定位结果。
2.基准站的地理位置:基准站的地理位置决定了其接收到GNSS信号的多样性和质量。
为了提高系统的定位精度,应选择广泛分布于整个区域的位置,以确保系统能够接收到尽可能多的卫星信号,并减少由于信号阻塞或遮挡引起的误差。
3.接收机的性能和灵敏度:区域CORS系统中使用的接收机的性能和灵敏度对定位精度有很大影响。
高性能和高灵敏度的接收机能够更好地接收和处理GNSS信号,从而提供更准确的定位结果。
4. 数据处理算法:数据处理算法的准确性和鲁棒性也会影响到区域CORS系统的定位精度。
采用先进的数据处理算法,如差分定位、RTK (Real-Time Kinematic)定位等,可以提高系统的测量准确性。
5.大气条件和多路径效应:大气条件和多路径效应也会影响区域CORS系统的定位精度。
大气条件如天气变化、大气湿度和温度等会引起信号传播时延的变化,从而影响到定位结果的准确性。
多路径效应是指卫星信号在反射、折射和散射等过程中产生的多个路径,干扰和削弱了原始信号的质量,导致定位误差增大。
因此,在系统设计和数据处理过程中,应充分考虑并修正这些因素的影响。
6.数据传输网络的可靠性和带宽:数据传输网络的可靠性和带宽也会对区域CORS系统的定位精度产生一定影响。
高精度定位与导航技术的使用技巧与路径规划效果分析随着科技的不断进步,高精度定位与导航技术已经成为现代社会生活中不可或缺的一部分。
本文将探讨高精度定位与导航技术的使用技巧,并对路径规划的效果进行分析。
高精度定位与导航技术是现代导航系统的重要组成部分,它通过利用全球卫星定位系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)等技术,实现对用户位置的精确定位,并提供最佳的导航路径规划。
首先,我们来讨论高精度定位技术的使用技巧。
在使用高精度定位技术之前,需要确保设备已正确连接卫星并获得准确的定位信号。
为了最大限度地提高定位精度,我们可以采取以下几种技巧:1. 多星定位:使用多个卫星定位系统,如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS等,可以提高定位的准确性和稳定性。
在可见的卫星范围内使用多星定位,可以减少遮挡和干扰对定位的影响。
2. 卫星信号过滤:使用定位设备提供的信号过滤功能可以有效减少干扰信号对定位的影响。
将信号过滤设置为最佳值,能够提高定位的精确性和稳定性。
3. 动态校准:通过在运动中进行数据动态校准,可以减少因为姿态变化引起的定位误差。
可以利用加速度计、陀螺仪等传感器提供的数据进行动态校准。
当我们使用高精度定位技术获得了准确的位置信息后,便可以进行路径规划。
路径规划是指根据出发地和目的地的位置信息,利用高精度定位与导航技术确定最佳的行驶路径。
下面将对路径规划效果进行分析,并提出一些优化建议。
高精度定位与导航技术在路径规划中能够考虑多种因素,如交通状况、道路类型、限速等。
它会根据这些因素综合考虑,计算出最佳的行驶路径。
然而,有时候由于各种因素的变化,路径规划的效果可能并不理想,需要我们对规划结果进行分析和优化。
首先,我们要关注路径规划的准确性。
高精度定位与导航技术在计算路径时需要依赖地图和交通信息等数据,如果这些数据不准确或者不及时更新,就可能导致路径规划的偏差。
因此,地图和交通数据库的更新是非常重要的,及时更新可以提高路径规划的准确性。
浅谈区域导航的发展及在我国的实施建议作者:李龙利来源:《中国科技博览》2013年第16期最近几十年全球的航空业都发生了巨大的变化,随着空中导航设备的完善,地面导航信息的准确,以及自备式导航设施:惯导的使用,导航方式将会变得更加灵活。
也就是说,传统的从一个导航台至另一个导航台建立的永久性航线将会被另一种方式:区域导航所取代或补充,飞机可以在出发点和目的地之间选择和实施一条最直最短的航路。
一、区域导航的概念区域导航是一种导航方式,它可以使航空器在导航信号范围之内,或在机载导航设备的工作能力范围之内,或二者的组合,不需要飞向或飞越导航台,航线也可以由不设导航台的航路点之间的线段连接而成,飞机则可以沿着任意期望的路径飞行,使得航线编排更加灵活,这种实施导航的方法称为区域导航。
区域导航可以使用以下导航设施作为导航源:(1)VOR/DME(甚高频全向信标台和测距仪),(2)DME/DME(测距仪/测距仪),(3)INS/IRS(惯性导航系统/惯性基准系统),(4)GNSS全球卫星导航系统包括美国的广域增强型系统(WAAS),欧洲的欧洲全球导航卫星覆盖业务(WBSA),日本的多功能传输卫星(MFSAT),前苏联的(GLONASS)以及多个签约国组成的条约组织操纵的通信卫星。
(5)LORANC(远程导航设备,国内不采用)与区域导航紧密联系的一个概念是必备导航性能(RNP)。
国际民航组织对必备导航性能的定义为:在一个指定的空域内运行的航空器在水平方向上(经纬度位置点)所必备的导航精度。
必备导航性能由一个精度数值表示。
例如RNP1是指在95%的飞行时间内,在指定的飞行航迹上航空器必备的导航性能精度均须在1海里以内。
基于性能导航(PBN)概念明确说明了区域导航系统在相应导航系统的支持下,在精确性、完整性、可用性、连续性和功能需求方面所需要的性能要求。
在此情况下,PBN的概念意味着基于设备的导航到基于性能的导航的转变,并包括了航空器和机组如何实现的指南。
浅析所需性能导航(RNP)及应用作者:刘晓鹏来源:《电子技术与软件工程》2016年第12期随着航空运输业的持续发展,传统航路的局限性日趋严重,在此背景下基于性能的导航(PBN)以及所需性能导航(RNP)应运而生。
本文首先从PBN的发展介绍RNP的由来,然后从RNP的定义,RNP的分类以及各个类别的适用范围及精度和RNP的功能等方面来进一步介绍,方便读者理解有关RNP的知识。
【关键词】PBN RNP 精度适用范围1 所需性能导航(RNP)的由来随着经济的发展,全球航空业得到了快速的发展。
拥挤的空域,和空中流量的持续、高速增长,造成航班延误情况日益严重。
空管部门本着扩充空域容量,减轻管制员工作负荷的宗旨,迫切需要开发、研制先进技术手段。
鉴于此,2006年,ICAO在整合世界各国RNAV(区域导航)和RNP (所需导航性能导航)运行实践和技术标准后,颁布了PBN(基于性能导航)手册,作为全球统一的运行规范。
PBN是以实施仪表进近程序、沿空中交通服务航路运行和在指定空域运行的航空器性能要求为基础的区域导航。
PBN导航应用包括RNAV和RNP。
实施RNAV导航应用是按RNAV 导航规范来执行;实施RNP导航应用时按RNP导航规范来执行;因此PBN其实涵盖了RNP 和 RNAV的所有技术标准。
这也表明,RNAV和RNP是PBN中最为关键的要素。
RNAV使航空器在导航信号限制和机载导航设施的能力限制耦合,实现了沿任意期望的航路飞行的导航。
发展RNP最重大的意义是使得航空导航摆脱了地面电台的束缚,实现了在导航信号覆盖范围内能实现任意期望航迹上的飞行。
该概念在用于北大西洋上空构建平行航路时,为建立更多的平行航路,提出航路之间最小安全侧向间隔的问题,这就要求沿平行航路飞行的飞机,不仅能沿任意给定航迹飞行,而且在沿航迹飞行时不能左右偏太多。
为此,欧美国家对在北大西洋上空飞行飞机的区域导航(RNAV )系统的导航性能提出了要求。
200 0年以来,随着信息技术的不断进步, 人们的生活已经步入了信息时代, 信息化在改变人们生活的同时,也为战争注入了新的元素。
海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争,美国发动的这几场战争每一次的技术含量都在增加,每一次的信息化特征都变得越加明显,它引导了世界军事变革的的发展趋势,也昭示着战争的信息化时代已经到来。
而在诸多技术组合形成的信息技术体系中,卫星导航定位技术扮演了相当重要的角色。
在战争中,美国的G P S系统为导弹提供制导信息,为军舰、飞机、坦克、部队提供精确导航和定位, 在海湾战争中一战成名的战斧式巡航导弹, 在其巡航阶段的制导就是利用G P S的导航定位能力完成的;为了加强小分队的作战能力,美军为进入沙漠地区的步兵分队配备了大量的G P S 终端, 著名的“左勾拳”行动和“蛙跳”式的作战方法也是在导航定位系统的支持下完成的。
导航定位系统在信息化战争中的重要性由此可见一斑,因此分析军队的信息化建设对导航定位系统的需求,使国产化的导航定位系统更加适应部队的实际需要,从而更好的为军队信息化建设服务具有非常重要的意义。
高精度的位置、速度和时间等导航信息服务, 用户的数量没有任何限制。
19 78 年2 月发射第一颗G P S 卫星, 19 94年3月24 颗卫星构成的星座部署完毕, G P S系统正式建成。
G PS 已广泛应用于美国各军兵种, 将常规导弹的命中精度提高了1 ~2 个数量级,具有对敌方目标实施定点打击能力。
同时,GP S还应用于海上舰船、陆地车辆、航空与航天飞行器的导航,以及大地测量、石油勘探、精细农业,地球与大气科学研究、移动通信等领域,逐渐成为人们工作和生活所必需的一部分。
与此同时, 前苏联筹建了(后由俄罗斯继承)类似于G PS系统的全球导航卫星系统(G L ON A S S ), 1982年10 月发射第一颗卫星,并于19 95 年1 2月配置完毕2 4 颗卫星星座,进入实际工程应用阶段。
区域导航The R ules for Implementation of Area Nav igation RNAV一.概念:它是一种导航方式,飞机在陆基导航设备的基准台覆盖范围内,或在自主导航设备能力限度内,或两者配合下,按所希望的飞行路径运行。
二.分类和定位方法:1.定位方法:飞机以以下一种或几种的组合进行定位,VOR/DME、DME/DME、GPS、IR、FMS。
VOR/DME、DME/DME、GPS对IR进行位置更新,IR位置传输给FMS,由FMS管理和引导飞机飞行。
2.依据定位方法不同,RNAV分为两种:基于陆基系统的RNAV:在地面导航台的信号覆盖范围内使用。
缺点是飞行航路仍受地面导航台的限制。
基于星基系统的RNAV:也就是GPS定位的RNAV。
其优点在于能以实时、高精度等特性使飞机在飞行过程中连续准确地定位;飞行航路不再受地面建台与否的限制,实现真正意义上的航路设计的任意性。
这也是发展的方向。
三.特点和发展前景:区域导航不同于传统导航之处在于,它可以确定出飞机的绝对位置(地理坐标),不需要飞机向/背导航台飞行或飞越导航台,因而航线可以由不设导航台的航路点之间的线段连接而成,即允许在航路上定义航路点组成航线,实施逐点飞行;它还可以跳过某些航路点直飞,甚至实施起点到终点的直飞,进而大大缩短了航程。
点到点的飞行。
传统导航是指以往的地标罗盘导航和无线电导航,目前的航线和航路基本都是按上述两种导航方式的要求设计的。
而这些航线和航路已经越来越显得落后。
随着VOR、DME的成功运用于导航和机载计算设备,导航精度越来越高,才引入RNAV的概念,GPS、IR和FMS用于导航,越来越多的飞机具备了RNAV能力。
RNAV通过精确的导航定位,能够提高飞行航迹的准确性,缩小航线间隔,扩充空域容量,便于飞行和管制指挥。
根据中国民航总局2006年空管工作要点,定于今年在北京、上海、广州等9个大型机场推广应用RNAV技术。
新导航技术RNP摘要:民航导航方式已从基于传感器导航向基于性能导航转变。
区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)两类基本导航规范,可以涵盖从航路到进近着陆的所有飞行阶段。
本文介绍了RNAV和RNP的特点,并对RNP在最终进近阶段的应用进行了重点介绍。
关键词:RNP;PBN;RNAV0 引言RNP是英文“Required Navigation Performance”(所需导航性能)的缩写,它是一种新型的导航技术。
要了解RNP 首先要了解民航导航技术的变革。
1 导航技术的变革图1.导航技术的发展随着科技发展日新月异,导航技术已经从最初的目视导航逐步发展到无线电导航、星基导航乃至多种导航技术并用的复合导航。
导航技术比之前更为丰富,也更加精准,同时航空器机载设备的能力也在不断提升,传统的针对每一种导航设备制定一个导航标准的方式已经难以满足民航的发展要求。
于是,国际民航组织(ICAO)提出了“基于性能导航”(PBN)的概念和标准。
PBN是指在相应的导航基础设施条件下,航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时,对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。
PBN的引入体现了导航方式从基于传感器导航到基于性能导航的转变。
图2.PBN与传统导航方式的对比2 PBN两类基本导航规范PBN的运行包含三个基础要素:航行应用、导航规范和支持系统运行的导航设施。
其中导航规范是在已确定的空域范围内对航空器和飞行机组的要求,它不仅定义了实施PBN所需要的性能及具体功能要求,同时也确定了导航源和设备的选择方式。
PBN包含两类基本导航规范:区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP),它们涵盖了从航路到进近着陆的所有飞行阶段(见图3)。
图3.PBN导航规范的分类RNAV是一种区域导航方式,它可以使航空器在导航信号覆盖范围之内,或在机载导航设备的能力限制之内,或二者的组合,沿任意期望的航径飞行。
它脱离了传统向台与背台的飞行方法,可以实现导航区域内的自由飞行,能够有效提升空域容量,缓解空域紧张状况,提高飞机运行的安全性。
区域导航与传统导航的对比研究摘要随着经济的发展,我国民用航空业已进入高速发展时期,空中交通流量的持续增长,导致进离场航空器冲突、空域拥挤、飞行延误情况日益严重,这极大地增加了管制员的工作负荷。
汲取美国、欧洲等民用航空发达国家采用区域导航技术,成功实现进离场航路、航线分离,飞行剖面优化的经验,我国也在逐步推行区域导航技术。
关键词:区域导航;传统导航;对比分析引言传统导航利用NDB,VOR或DME等无线电导航设备为归航台的仪表进近程序,其航段是由交叉定位点和过台上空定位点两类定位点之间的连线组成。
飞行人员在飞行中是按规定的方向、规定的高度逐个飞越定位点的方法来完成仪表进近程序。
随着航空事业的快速发展,空中交通流量的增长,束缚于导航台的这种航线结构和导航方法存在着很大的局限,限制了飞行流量的增加。
用无线电定位或其他定位方法可以定出飞机的绝对位置(地理坐标)或飞机相对于计划航线的位置,从实践和设备上不需飞向或飞越导航台,因而可以由不设导航台的航路点之间的线段连接而成,使得航线编排更加灵活,这种实施导航的方法称为区域导航。
区域导航飞行程序的应用是提高空域利用率、提高飞行效率、提高飞行安全水平,减轻飞行员和管制人员工作负荷的有效措施。
国际民航组织颁布了有关RNAV/RNP技术指导文件,鼓励各成员推动区域导航的应用与实施,它将是新航行系统中的关键部分。
1 导航方式发展历程1903 年美国的莱特兄弟制造了人类历史上第一架真正意义上的飞机,相应地诞生了最初始的导航,当时飞行高度较低,且均为目视飞行,一般采取的方式都是沿着路飞、沿着河流、沿着铁路、沿着建筑物、沿着电话线、沿着能看到的任何东西。
1910 年,出现了第一个烽火台和灯塔,然后,灯光机场区域、转动的灯塔、灯光导航航路相继产生。
1920—1930年出现的无线电是导航方式的一大创新,无线电双向通讯可以为飞行人员提供天气信息及导航信息。
1930—1940年VOR的应用标志着仪表导航的开始,之后,改进了的VOR成为几十年来最重要的导航设施之一。
经济效益、社会效益分析报告2012年由于受到中国北斗卫星导航系统组网的影响,北斗二代系统开始对部分区域开放服务,交通运输部重点运输过程监控管理服务示范系统的启动,自2011年开始到现在中国已有数百家企业(大部分企业是从事GPS终端生产的企业),开始从事北斗二代卫星导航产品的研发、生产。
许多从事卫星导航生产的企业重视北斗二代系统的应用研发,上述企业主要利用现有的北斗二代芯片研制生产车载卫星导航行驶记录仪。
预计到2012年底市场上将出现数十家生产北斗/GPS双模定位导航终端的生产企业。
至于北斗二代产品以后的发展方向将会和GPS现阶段一样,芯片厂家提供芯片或者OEM板。
终端生产企业采购芯片厂家的芯片并按照客户的要求进行产品的研制与生产,来满足客户对产品的需求。
所以可以总结出,只要是具有一定硬软件研发能力、能够采购到芯片的企业或个人均可以研制北斗二代的导航定位产品。
经济效益分析目前我国正处于汽车产业的高速发展期,根据2010年统计,我国运输部门登记在册运输车辆900 多万辆,其中280万辆是客运车辆,620万辆是货运车辆。
以长途运输为例,这是我国卫星导航系统在物流运输管理上能发挥重大作用的领域,其应用市场需求迫切,潜力巨大。
从实际情况来看,2005年以来,我国运输市场持续升温,各种物流系统均显示出对卫星导航车辆监控管理系统的明显需求。
目前,各省市为了加强交通运输管理,已逐步要求在长途客运车辆上安装卫星导航的智能车载终端。
特别在广大的西部和东、中部通信困难地区,北斗的定位和通信功能能很好地解决这些问题。
同时,国内几家大汽车厂,如一汽、二汽、上海大众与通用等均在各自的豪华轿车上将智能车载终端作为了其基本配置,而且均有在普通轿车上将车载智能终端系统作为标准配置的打算和行动,估计正式启动后,在近3∽5年内,每年都可能有几十万套的需求量。
从发展趋势看,3年后超过60万套是可能的。
“十二五”期间,累计量可能达到130万套,随后便是高速发展期,出现3∽5年的成倍年增长率。
智能车辆导航系统中的路径规划与实例分析智能车辆导航系统是一种基于先进的传感器技术、无线通信和导航算法的创新技术。
其中,路径规划是智能车辆导航系统的核心功能之一,它通过算法确定车辆在道路网络中的最佳路径,使得车辆能够以最短时间和最高效率到达目的地。
本文将对智能车辆导航系统中的路径规划进行深入分析,并以实例进行具体说明。
路径规划是智能车辆导航系统中的关键环节,其任务是为驾驶者提供一个既安全又高效的导航策略,使得车辆能够尽快到达目的地并避免交通拥堵。
为实现这一目标,路径规划系统需要综合考虑多个因素,包括道路交通状况、道路限速、车辆当前位置和目的地位置等。
在路径规划过程中,首先需要获取道路地图和实时交通信息。
这些数据可以通过车载传感器、卫星导航系统和无线通信技术获取。
然后,路径规划系统使用图论算法对道路网络进行建模,并根据车辆当前位置和目的地位置,计算出最佳路径。
最常用的路径规划算法是Dijkstra算法和A*算法。
Dijkstra 算法是一种单源最短路径算法,它以车辆当前位置为起点,逐步扩展搜索范围,直到达到目的地。
Dijkstra算法在计算最短路径时考虑了每条道路的长度和交通拥堵情况,以及车辆的最高速度和限速要求。
A*算法在Dijkstra算法的基础上进行了优化,通过引入启发式函数来对搜索过程进行加速。
启发式函数可以根据距离的估计值来指导搜索方向,从而减少搜索空间。
举例来说,假设智能车辆导航系统中的路径规划系统需要为一辆车从起点A到达目的地B。
首先,系统会获取道路地图数据,包括道路长度、交通拥堵情况和限速信息。
然后,利用Dijkstra算法或A*算法对道路网络进行建模,并计算出最佳路径。
在计算过程中,系统会根据车辆当前位置和目的地位置,以及其他因素考虑是否绕过道路拥堵区域或限速区域。
最终,系统向驾驶者提供最佳路径,使得车辆能够以最高效率到达目的地。
除了基本的路径规划功能,智能车辆导航系统还可以提供其他附加功能,如实时交通信息更新、路况预测和智能推荐功能等。
北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估【摘要】北斗区域的卫星的导航系统是在2012年的12月27日开始正式的运行。
北斗区域的卫星的导航包括三十五颗卫星,其中有五颗地球的静止轨道卫星,二十七颗中地球轨道卫星以及三颗倾斜地球的同步轨道卫星。
本文旨在通过对北斗区域的卫星的导航系统的基本的定位性能作出初步评估。
【关键词】北斗卫星的服务区域卫星导航系统定位性能初步评估一、北斗卫星的服务区域北斗卫星的导航系统简称是北斗系统,英文的缩写是BDS。
北斗卫星的导航系统是我国自主研发创建的、可独立运行的,并且与世界上其他卫星系统兼容共用的全球的卫星导航系统,可以在全球范围内,全天候的为各种用户进行高精确度、高效率、高可靠性的定位、导航、授时的服务。
自2012年以来北斗卫星系统的覆盖地区由原来的东经的84度-160度扩大到了现如今的东经的55度-180度,系统的定位精确度也不断提高,由过去的水平25米,高度的30米到现在的水平10米,高程10米。
可以说到目前为止,中国的北斗的定位系统已经基本建好,可以独立的为中国以及周边地区提供卫星的导航定位的授时服务。
中国的北斗卫星的导航系统在总体性能上与美国的GPS的性能相当。
而且,我国的北斗卫星的导航系统也在积极的与美国的GPS等定位系统兼容共用。
二、北斗卫星的导航系统所用到的技术介绍北斗卫星的定位原理,北斗卫星的导航系统是由35颗卫星在距离地球两万多千米的高空中,用固定不变的周期来环绕地球进行运行,保证在任何时间、任何地点地球上都可以同时发现观测到四颗以上的卫星。
北斗卫星的接收机通常情况下可以锁定四颗或更多的卫星。
这个时候,卫星的接收机可以按按卫星星座的分布状况划分许多组,每个组四颗,然后运用算法挑选一个误差最小一组来进行定位,从而可以提高定位的精确度。
北斗卫星的定位使用的是到达时间差即时延的概念。
通过对每一颗卫星精确的定位与不断的发送卫星上的原子钟所形成的导航消息从而取得从卫星到接收机之间的到达的时间差。
基于必备导航性能的区域导航及其效益分析 Benefit Analysis of RNAV Based on RNP 魏光兴 方学东 虽然中国民航引进的大型运输机大都配备有GPS/IRS导航设备,但国内航线大多还是 导航台与导航台之间的连线。先进的导航设备与落后的航路设计及运行方式之间存在矛盾 ,这不仅使先进设备难以产生应有的运行效益,还会影响飞行安全。广泛推广区域导航有 助于改变这种局面。 随着全球航空业的飞速 发展,空中交通流量急剧增加,基于传统导航方式的航路结 构难以满足航班量增加的要求,航路和终端区空中交通拥堵的现象时有发生。为了保持航 路顺畅,保证飞行安全,提高运行效益,解决飞机先进的机载导航设备与落后的航路设计 以及运行方式之间的矛盾,国际民航组织(ICAO)早在1991年就确立了新航行系统(FANS )和区域导航(RNAV)的概念。后来,根据RNAV运行过程中出现的问题,提出了必备导航 性能(RNP)概念。在此基础上,ICAO及其成员国设计了基于RNP的区域导航航路,进行了 试飞和数据分析,取得了可贵的经验和可观的经济效益。RNAV的研究已成为世界航空界的 一大热点。 区域导航及其特点 区域导航不同于传统导航之处在于,它可以确定出飞机的绝对位置(地理坐标),不需 要飞机向/背导航台飞行或飞越导航台,因而航线可以由不设导航台的航路点之间的线段 连接而成,即允许在航路上定义航路点组成航线,实施逐点飞行;它还可以跳过某些航路 点直飞,甚至实施起点到终点的直飞,进而大大缩短了航程。由于可以建立临时的绕飞、 偏航飞行和等待航线等飞行计划,航线编排变得更加灵活,运行更加方便,效益也更加明 显。(见表1) 应该说,区域导航允许飞机在陆基导航设备的基准台覆盖范围内,或在自主导航设备 能力限度内,或两者配合下,按所希望的飞行路径运行。它的出现将引起传统的航路结构 和空域环境的巨大变化。 区域导航的效益 区域导航有四种潜在的应用航路。 固定航路:在该区域内分布的永久性的区域导航航路,包括某些航路上由于没有陆基 导航台做航迹导引,只能由具备区域导航能力的飞机做区域导航运行,包括某些高空航路 。 偶然航路:在该区域内公布的短期性区域导航航路。 随机航路:在指定的随机导航区域内由飞行计划自行确定的航路,属于非公布航路。 终端(航站)区航路:包括区域导航的标准进场航线、进近程序、标准离场航线和等待 程序等。 虽然大中型运输机上现都已装备了区域导航/飞管系统(FMS)设备,但区域导航方法 才开始引进,并没有充分发挥设备优势。随着惯性导航和卫星导航的发展,区域导航将全 面实施,并以其成本低、航线多、精度高等优点,带来更多效益: 1. 可以建立快捷的直接航线,缩短飞行距离和飞行时间,节约燃油和运行成本,提 高航空公司的经济效益; 2. 除公布的航路外,还可根据需要采用随机航路,即在指定区域内由飞行计划自行 确定的航路,增大了选择航路的灵活性,避免了主干航路的拥挤; 3. 允许建立平行航路或平行飞行,提高了空域利用率和交通流量; 4. 结合提高导航精度和飞行自动化设备,使导航精度和可靠性大为提高,还可以缩 减飞机间的纵向间隔和侧向间隔,即缩小航路宽度,提高航路上的飞机布占率; 5. 利用全球导航设备可以在海洋及边远地区实施区域导航飞行,因此在这些地区可 以建立更多的航线并随时增加新航线; 6. 增加优化的可用高度层,减小保护空域尺寸,增加空中交通管制的灵活性; 7. 全面实行新航行系统以后,卫星导航系统/惯性导航系统将作为单一区域导航手 段,这样可以逐步撤减现有的地面导航台,从而节省大量设施投资和维护费用。 必备导航性能概念的引入 必备导航性能(RNP)是指在一个指定的空域内运行的飞机,在水平方向上(经纬度 位置点)所必备的导航精度。RNP不是驾驶舱的新硬件,也不是新的助航设备,它是以性 能为基准,不取决于某一特定设备,在确定的空域内运行所必需的位置精确性的一个声明 。RNP由一个精度数值表示(表2所示)。例如"RNP1.0"是指在95%的概率下,在指定的飞行 航迹上飞机必备的导航精度在1海里以内。 基于RNP的RNAV航路是基于飞机导航性能要求的区域导航航路,该类航路的运行只限 制飞机的实际导航性能,而不是特定的导航设备,即不管是哪种机型,采用何种导航系统 ,只要飞机设备满足空域要求,并且飞机的导航性能参数(ANP)值小于RNP值,即可运行 该RNP航路,也就是说,在95%的概率要求下,当飞机的导航误差小于航路给定的RNP值时 ,飞机即可在此航路上运行。这里要特别注意,有的飞机能在RNP1的空域运行,却不能在 RNP20的空域运行。例如,被地面测距台(DME)完全覆盖的空域可定义为RNP1空域,如果 飞机的区域导航设备只有DME/DME,它能在DME台覆盖的RNP1空域运行,却不能在缺少DME 的海洋空域(RNP20)运行。 另外,在确定的RNP空域内运行的飞机,其导航位置精确性的包容限制参数应包括: ①导航性能精确性,即导航系统有望在95%的时间内保持该精确性;②除95%精确性的区域 (即主区)以外,还有RNP辅助区域(即副区),以满足空域的持续性和完整性的要求; ③组合区域(主副区之和)将确保飞机99.999%时间的包容限制,如图1所示。 效益分析 RNAV是满足RNP运行的主要手段,它允许在RNP规定的精度范围内的任何空域内运行 ,而不必直接飞越陆基导航设施。基于RNP的区域导航在世界各地的试运行表明,它在飞 行的各个阶段,在安全性、容量、效率、环境等方面有许多优点(见表3)。 RNP的效率反映在航路、终端区、进近三个方面,并且允许航路有转弯的曲线航段, 这增加了空域设计的灵活性,提高了效率(如图2所示)。在航路阶段,进行与RNP匹配的 空域设计,降低了空域保护要求,建立从航路点到航路点的航线结构和平行航路,可进行 平行偏置飞行,提高了变更航路的能力,减少了航路拥挤,提高了空域利用率和交通流量 。 对于终端区范围,RNP允许建立二维和三维的飞行程序,允许有转弯的曲线航段,有 距离短、顺畅的进离场航路,有能力扩大交通容量,提高流量的预见性,提高终端区进场 和离场率,减少地面拥挤,改进滑行时间,提高终端管制员在排序和管理等待层时的能力 ,减少飞行时间及用户运营成本,提高效益,同时还便于改进空域再设计和改进终端区航 路。 进近阶段,在无额外地面基础设施情况下,允许在非精密跑道上运用新进近程序,采 用平行进近的运行方式,提高进场率,增加收敛进近的应用,降低最低下降高度和最低天 气标准,在能见度降低的条件下提高跑道的使用率,进而提高机场的运行能力。通过减少 CFIT事故征候保持飞行安全,减少或消除非精密进近(NPA)航径对飞行的影响,降低机 组培训费用,提高进近的一致性,减少人为因素对安全的影响。 从安全角度上看,由于RNP有改进空域再设计和更有效的航路,提高了情景意识,减 少了飞行员的话音通信,有助于航空安全。有资料显示,在进场阶段,飞行员/管制员的 通信由此将减少20%~25%;在RNP平行进近阶段,该通信减少10%~20%;在离场阶段则减 少30%~40%。 FAA针对终端和进近的初步分析已经完成,对于设计有RNP平行进近程序的 机场,它的容量有很大优势,天气条件差时,可提高容量55%~75%(如克里夫兰机场和西 雅图机场),每年将节省25万~100万美元的运行成本;在35个基准机场的RNP进场试运行 结果表明,参加项目的用户每年节省运行成本约为3500万~6500万美元;由于更有效的航 路设计,不仅减少了飞行员/管制员之间的通信,提高了情景意识,同时也减少了燃油排 放,因此具有环境优势。 RNP区域导航的实施需要行业内的密切合作协调,基于RNP的区域导航有很大的优越 性,具体表现为: 1.航迹选择灵活,减少延误; 2.能减少飞行距离和飞行时间,节约运行成本; 3.便于驾驶员操作; 4.减少陆空通话,增加情景意识,减轻管制员、飞行员的工作负荷; 5.选择最优化的等待位置; 6.促进航路和终端区容量的增加; 7.优化导航设施布局,减少导航台数量; 8.使用数值小的RNP,能极大地提高飞行轨迹的准确性,降低天气标准,保证飞行安 全和运行正常,改进飞行时间,提高终端可预计性; 9.允许用户针对特定飞行阶段决定机载设备装备的要求,支持国家减少陆基助航设 备数量的计划,减少对用户强制性安装某种设备的指令; 10.促进利用现有机载设备能力的优势,促进技术进步,以提供新的服务。 基于RNP的区域导航的实施 区域导航和RNP以性能为主,是国家空域体系的关键构建基础,虽然现在的民航运输 机都已装备RNAV/FMS设备,却没有充分发挥设备优势。随着新航行系统的逐步实施,ICAO 提出了基于RNP的区域导航分近期、中期、远期三个时期完成的战略思想。 近期(2003 ~ 2006年)主要完成:与区域导航相关试验项目相结合,制定特定程序 ,针对公共程序的情况平衡用户的能力。例如,对空域再设计,应分几个阶段实施,同时 提供新的优势和新的要求。 中期(2007 ~ 2012年)主要完成:在所有范围实施公共使用的RNP程序,评估机载 导航设备;在飞机运行过程中,对其机载导航系统的性能应有强制性的要求,通过协调达 成行业共识,形成针对长期效益的RNP运行标准。 远期(2013 ~ 2020)主要完成:行业的助航设备策略,协调实施,以便达到最大效 益。 虽然基于RNP的区域导航有很多优点,但考虑到现实情况,发达国家近期以鼓励为主 ,更着眼于中期和远期计划。空域再设计将基于新的RNP标准,结合其他相关项目的实施 ,使其协调能力最大化,以便顺利实施基于RNP的区域导航,尽快产生效益。在我国西部 地区陆基无线电导航台稀少,大都无雷达覆盖,如果在这些地区采用RNAV,其效益将是明 显的,可以建立一些固定航路和偶然航路。