111 民航特考三等 飛航檢查 航空航行學 考古題詳解
第 一 題25 分
國際民航組織(ICAO)定義的全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)中,使用的空間參考(space reference)及時間參考(time reference)分別為 World Geodetic System–1984(WGS-84)大地基準(geodetic reference datum)及世界協調時間(Coordinated Universal Time, UTC),請說明 WGS-84 及 UTC。
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核心觀念
本題考查 ICAO 全球導航衛星系統(GNSS)的兩種共同參考基準:
- 空間參考:以 WGS-84 表示位置,使衛星導航、航空圖資及航機定位採用一致的大地坐標基準。
- 時間參考:以 UTC 作為時間尺度的參照,使 GNSS 提供的時間資料能與民航作業使用的時間基準對應。
WGS-84 是大地參考基準,回答「位置依據什麼地球模型與坐標系統表示」;UTC 是時間尺度,回答「時間依據什麼標準表示」。兩者分別統一 GNSS 的位置與時間資料。
解題方法
依序說明兩者的性質、建立方式與航空用途即可。ICAO《附件 10》規定,GNSS 提供的位置資訊以 WGS-84 大地參考基準表示;時間資料則以 UTC 為參考的時間尺度表示。
一、WGS-84
WGS-84 全名為 World Geodetic System–1984(世界大地測量系統 1984),是全球通用的大地參考基準。它定義地球的參考形狀與坐標框架,用來表示地球表面及其周邊位置。
其主要概念如下:
- 參考橢球體:以旋轉橢球近似地球形狀,利用長半徑、扁率等參數描述。
- 地心地固坐標框架:坐標原點位於地球質心,坐標軸與地球整體方向及自轉相聯繫。
- 經緯度與高度:位置可用大地緯度、經度及相對於 WGS-84 橢球的橢球高等方式表示。
第 二 題25 分
近代的電子航空航行可以大約分成兩大類:
(1) 利用飛機自己的設備。
(2) 利用飛機以外的參考來決定飛機的位置。
請問這兩大類航行系統分別包含哪些?
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核心觀念
本題考查電子航空航行依據的分類:飛機位置是由機載設備自行推算,還是由飛機外部的參考源提供。前者稱為自主式航行(self-contained navigation);後者稱為非自主式航行(external-reference navigation)。
解題方法
先看定位所需的參考資訊從何而來:
- 參考資訊來自飛機本身:設備利用機載感測器量測飛機運動或接收衛星訊號,再計算位置,屬自主式航行。
- 參考資訊來自飛機以外:飛機接收地面導航臺或外部導航設施的訊號,據以判定位置,屬非自主式航行。
系統分類
一、利用飛機自己的設備(自主式航行)
- 慣性導航系統(INS):利用陀螺儀與加速度計量測飛機的姿態、加速度及航向變化,經積分推算位置。
- 多普勒雷達導航系統:利用雷達量測地面回波的多普勒頻移,推算飛機相對地面的速度與航跡。
- 全球衛星導航系統(GNSS):由機載接收機接收衛星訊號,計算飛機的位置與速度。
第 三 題25 分
全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)的精度有限,若要提升系統的精度,地基增強系統(Ground-Based Augmentation System, GBAS)是選項之一,請問在臺北松山機場有沒有該系統?若沒有,如何架構該系統?
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核心觀念
GBAS(Ground-Based Augmentation System,地基增強系統)利用機場附近的地面參考接收機,接收 GNSS 衛星訊號並估算定位誤差,再以甚高頻資料廣播(VHF Data Broadcast, VDB)傳送修正資料、完整性資訊及進場路徑資料給裝有相容設備的航空器。航空器結合衛星訊號與地面修正資料,可提高進場及著陸導引的精度與完整性。
本題分兩部分:先判斷臺北松山機場有無 GBAS,再說明若要建置,地面與機載設備如何配合。
解題方法
判斷機場是否有 GBAS,應看該場是否設置 GBAS 地面設施,並提供相應的 GLS(GBAS Landing System)程序;不能只因機場有 GNSS、GPS 或 ILS,就認定有 GBAS。松山機場具備傳統儀降設施,不等於具備 GBAS。
**松山機場現況:**截至命題年度,臺北松山機場沒有 GBAS。若要採用,須於機場建置地面子系統、規劃 VDB 覆蓋及頻率,並配合航空器設備、飛航程序設計與相關安全驗證,完成後才能供符合資格的航空器執行 GLS 進場。
GBAS 架構:
- **GNSS 衛星:**提供衛星測距訊號及導航資料。
- **地面參考接收機與天線:**在機場附近已測定精確座標的位置設置多具接收機,接收同一批衛星訊號。常見配置為四具參考接收機,實際數量及位置依設計與認證要求決定。
第 四 題25 分
由於地形的關係,儀器降落系統(Instrument Landing System, ILS)的定位標桿(Localizer)無法對正跑道,請問在這種狀況下,飛機如何使用 ILS?
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核心觀念
ILS 的定位標桿(Localizer, LOC)提供跑道中心線的橫向導引。標準配置會使 LOC 航道與跑道中心線對正;若受地形或場址限制而無法對正,便採用偏置定位標桿(offset localizer)。此時 LOC 指示的是一條與跑道中心線形成夾角的進場航道,飛機不能沿 LOC 航道直接對準跑道接地。
解題方法
飛行員先依 LOC 航道進場,使用儀表保持在航道上;接近跑道時,再依公布的進場程序,在指定高度或位置開始目視轉向,將飛機對正跑道後著陸。