737NG全球定位系统【机务放单考试精品资源】.pdf

介绍(.25学时) 用途用途 全球定位系统（GPS）利用导航卫星为飞机系统和机组提供飞机位 置 0 1 一般描述 概述概述 全球定位系统（GPS）计算如下数据： 纬度 经度 高度 精确时间 地速 有二个GPS系统天线1接收卫星信号并将其送给多方式接收机（MMR）1 天线2连接到MMR 2MMRs计算飞机的位置和精确时间这些数据被送到 飞行管理计算机系统（FMCS）和IRS主警告组件FMCS使用GPS或基于惯性 基准数据的导航无线电位置来计算飞机的即时位置 2 一般描述 ADIRU送出位置数据给MMRs IRS主警告组件从两部MMR得到GPS数据如果两个组件故障或一个组件故 障时按压主警告牌，IRS方式选择组件上的GPS故障灯燃亮 XIA 004-999 近地警告计算机从MMR得到GPS位置和速度数据 航空时钟从MMR得到GPS时间和数据 3 4 驾驶舱部件位置 概述概述 这些是驾驶舱中与GPS有关的部件： 控制显示组件 主警告灯 IRS主警告组件 警告牌和亮暗组件 IRS方式选择组件 5 6 部件位置部件位置 概述概述 GPS传感组件在多方式接收机（MMR）内部MMR在电子设备舱。

MMR 1在 E1-2架上，MMR 2在E1-4架上 7 8 天线位置 概述概述 GPS天线在机身顶部 9 10 接收机接收机 用途用途 多方式接收机（MMR）包括GPS接收机GPS接收机接收导航卫星信号用以 计算GPS数据 物理描述物理描述 MMR是一个标准的ARINC 6003 MCU组件，3.6英寸宽、7.9英寸高、14.6英寸 长它使用抽气冷却MMR重10磅，它使用115v ac，400Hz电源工作 11 12 GPS天线 概述概述 GPS天线接收L波段频率信号（1575.42MHz）并将其送给多方式接收机 （MMR） 每个天线包含一个整合的前置放大器用以增强送往MMR的信号电平天线 前置放大器使用来自MMR的12v直流电源 13 14 工作原理1 GPS组成部分组成部分 GPS有如下3个组成部分： 卫星 用户 控制 卫星组成部分卫星组成部分 卫星组轨道高度距地10900海里每颗卫星的轨道周期12小时总共有21颗 工作卫星和3颗备用卫星 这些卫星持续发射包含导航数据、量程代码和精确时间的无线电信号 用户组成部分用户组成部分 用户部分就是飞机上的GPS接收组件。

它接收卫星信号GPS使用卫星数据 来计算飞机位置 15 工作原理1 控制组成部分控制组成部分 控制部分是地面上持续监控和跟踪卫星的控制和监控站控制部分完成如下工作： 监控和纠正卫星的轨迹和时钟 计算并格式化卫星导航信息这个信息包含卫星将来位置描述的更新数据，还有收集 到的所有GPS卫星的最近数据 有规律地更新卫星导航信息 控制部分有一个主控站和5个监控站监控站中的3个也是上传数据站 主控站位于美国的Colorado Springs主控站是GPS的工作中心主控站控制所有控制部 分的工作主控站内有一台原子钟，它是GPS的时间基准 监控站一天24小时跟踪卫星主控站通过连接来遥控监控站监控站地理位置如 下： Ascension island Colorado Springs Diego Garcia island Hawaii Kwajalein island 16 工作原理1 监控站与机载GPS接收机从卫星接收同样的信息监控站完成如下工作： 记录卫星时钟的准确度 收集诸如大气压力、温度和露点等气象数据并传递给控制站主控站使用这 些数据计算对流层讯号延迟 连续测量到所有可见卫星的距离。

主控站使用这些数据计算和预测卫星轨道 主控站通过上传数据站上传发送如下数据： 卫星轨道修正指令卫星使用控制火箭改正他们的轨道 卫星导航信息 上传站在Ascension island、Garcia island和Kwajalein island GPS精度精度 民用接近标准定位服务（SPS）SPS在95%的固定位置具有15-25公尺精度 出于安全的考虑，美国国防部故意降低民用精度到95%的固定位置100公尺 军用接近精确定位服务（PPS）PPS在95%的固定位置具有18公尺精度 17 18 工作原理2 测距测距 GPS接收机利用测距原理来测量接收机到卫星的距离接收机存储器中总是存 有卫星在其轨道上的位置 接收机测量无线电信号从卫星到飞机所用的时间因为接收机知道卫星的位置 和无线电信号以光速传播，所以它就能计算出到卫星的距离 接收机利用一种方法测距，它必须知道卫星发出无线电信号的精确时间接收 机与卫星同时产生的信号相比较，所得的时间差就是卫星信号到达接收机所花 的时间 每颗卫星都有一台原子钟以保证精确时间，所有卫星时钟同步机载接收机有 一个内置的时钟但不是原子钟，它不是相当精确，因此，它是不可能让接收机 与卫星时间精确同步的。

接收机假设其内置的时钟有一个钟差（tBIAS）这个tBIAS是接收机必须 计算在内的一个未知数这个tBIAS是接收机时间与GPS时间之差 19 工作原理2 为了计算飞机位置（纬度、经度、高度）和tBIAS，接收机必须知道最少4 颗卫星的位置接收机同时测量到所有卫星的距离，然后用4组方程式解算 如下4个未知数： 纬度 经度 高度 tBIAS GPS时间时间 所有卫星同步到世界协调时（UTC）卫星将这个时间传送给接收机，卫 星UTC的精度大约1000万分之一秒接收机使用ARINC 429格式传输UTC接 收机每秒钟还传送一个非常精确的时间标记 20 21 工作原理3 GPS工作模式工作模式 GPS工作于如下模式： 截获模式 导航模式 高度辅助模式 辅助模式 截获方式截获方式 GPS寻找并锁定卫星信号GPS在开始计算GPS数据前必须发现至少4颗卫星 GPS从大气数据惯性基准系统（ADIRS）得到数据GPS在截获方式时使用如 下这些从大气数据惯性基准组件（ADIRU）得到的数据： 当前位置 高度 GPS使用这些数据和其内部数据来计算在飞机当前所在位置哪颗卫星是可以 被利用的。

利用这些数据GPS可以花较少的时间进入导航模式 22 工作原理3 如果ADIRU数据无效，GPS仍然能获得卫星信号它将用较长的时间截获卫 星信号，因为它不得不搜寻所以卫星当GPS发现卫星后，它就会计算哪一 个能被使用到 当ADIRU数据有效时，GPS用大约75秒钟截获卫星信号当ADIRU数据无效时， GPS用大约4分钟（最多10分钟）截获卫星信号 导航模式导航模式 在截获和锁定至少4颗卫星后，GPS进入导航模式当GPS在导航模式，它会 计算GPS数据 高度辅助模式高度辅助模式 有4颗卫星可用时，GPS存储ADIRU惯性高度与GPS高度之差 当只有3颗卫星可用时，GPS存储的惯性高度与GPS高度之差将使它能估算出 GPS高度 在高度辅助模式，GPS把来自ADIRU的飞机高度与地球半径相加从而得到第4 个距离值 23 工作原理3 只有当如下3个条件成立时，GPS进入高度辅助模式： GPS处于导航模式 只有3颗具有较好的空间几何位置的卫星是可用的 GPS存储器中存储了惯性高度和GPS高度之差 当第4颗卫星出现后GPS又开始正常工作了 辅助模式辅助模式 在一个糟糕的卫星覆盖条件下，GPS短期（30秒钟以内）进入辅助模式。

一 个糟糕的卫星覆盖条件的例子就是：至少有4颗卫星可用，但是飞机收不到 或丢失卫星信号 在辅助模式，GPS从ADIRU接收惯性高度、航迹角和地速当又有好的卫星 覆盖条件时，GPS使用ADIRU数据快速返回导航模式在此模式，GPS输出为 NCD（无计算数据） 如果GPS在30秒钟或更长时间不能跟踪到任何卫星，GPS将返回到截获模式 24 工作原理3 GPS频率频率 卫星使用L1（1575.42MHz）和L2（1227.6MHz）频率发送数据到机载GPS 这些卫星使用1783.74MHz下传卫星状态数据给监控站 负责上传数据的地面站使用2227.5MHz发送信息给卫星 内在完整性限制内在完整性限制 GPS具有接收机内在完整性监测（RAIM）功能RAIM监控GPS用于计算的卫 星的状态RAIM功能输出会作为GPS定位误差的一个评估内在完整性监测 送给FMCFMC利用内在完整性监测来决定是否能够使用GPS数据导航 25 工作原理3 GPS计算的数值计算的数值 这些是GPS计算的一些数值： 纬度 经度 高度 世界协调时（UTC） 日期 北/南速度 东/西速度 垂直速度 航迹角 内在完整性限制 卫星位置 GPS状态 26 27 功能描述功能描述 电源电源 电源供给组件将115v ac变成多种不同电压的直流送给多方式接收机（MMR） 卫星信号处理卫星信号处理 GPS天线首先放大卫星信号，然后将其送给MMR。

MMR内的低噪放大器（LNA） 接收并放大来自GPS天线的卫星信号接收机探测卫星信号并将其送给一个模 /数转换器（A/D）模/数转换器（A/D）送出数字信号给微处理器微处理器 计算飞机位置和其它GPS数据GPS数据被送到如下组件 近地警告计算机（GPWS） 时钟 飞行管理计算机（FMC1） IRS主警告组件接收来自GPS系统1和2的数字故障数据 输入输入 ADIRU在输出总线4上送出惯性基准数据来进行初始化MMR在辅助和高度辅 助模式使用这些数据 程序销钉提供MMR的安装位置这用于ARINC 429数据中的源目的识别（SDI） 代码 28 29 CDU显示 概述概述 GPS数据显示在控制显示组件（CDU）上位置页显示这些数据位置页面 共有如下3页： 位置起始（1/3） 位置基准（2/3） 位置漂移（3/3） 你可以使用next和previous按键来浏览全部3个页面这些是页面显示的GPS 数据： 位置基准（POS REF） 位置漂移（POS SHIFT） 30 CDU显示 位置基准页位置基准页 位置基准页显示GPS左（1）和右（2）位置 位置漂移页位置漂移页 位置漂移页显示GPS位置与飞行管理计算机（FMC）位置的相对关系。

GPS 位置显示为如下两个由斜线（/）分开的部分： GPS位置相对于FMC位置的方位 GPS位置相对于FMC位置的距离是多少海里 培训要点培训要点 对于所有GPS数据的CDU显示，显示涉及的GPS 1就是GPS L，GPS 2就是GPS R 飞机在地面时，位置漂移页数据区不显示信息 31 32 。