在擁有GPS之前，飛機如何進行導航定位？

百度地圖，高德地圖，現在只要我們打開這些使用GPS（Global Position System）全球定位系統的地圖app，我們就不會迷失自己的方向。我們普通人駕駛汽車，或是飛行員駕駛飛機的能力，甚至我們在城市街道之間穿行的能力，已經完全因為GPS的出現而改變進化。

現代基於衛星的導航技術讓客機不再需要複雜的導航設備

飛機的導航定位也是如此，現代成熟先進的航空電子設備已經讓飛機的位置成為飛行員最不關心的問題之一，慣性基準導航系統已經能通過計算提供精確的航線坐標。然而在GPS成為標準的導航工具之前，飛機是如何進行導航的呢？讓我們一探究竟。

擁有GPS前，飛機如何進行導航定位

觀星物語：觀星空之天象,推飛機之位置

自20世紀飛機升空以來的很長一段時間裡，飛行員幾乎都是靠VFR（Visual Flight Rules）目視飛行規則進行飛行路線導航的。簡單的說，目視飛行跟現在的定向越野差不多，你拿著地圖和地標，拿著指南針，尋找一個又一個的任務點。在二戰時期，很多戰鬥機都是憑藉標誌物進行導航的。比如德國飛行員要從柏林打到巴黎時，飛行員需要事先清楚一路上能看到哪些湖泊、山峰、河流，再輔以測算距離。而國內抗戰時期國軍飛機也是通過順著長江完成了轟炸任務。

早期飛行員只能通過雙眼和標誌物進行飛行路線導航

可以說，早期飛機的導航幾乎全靠飛行員的雙眼，沒有任何硬體設備支持。然而，隨著飛機進入軍事用途，在更高的高度和更長的距離飛行，精確的導航成為任何飛行的必要條件。所以航空開始向航海學靠攏，用類似於航海羅盤的無線電羅盤進行導航。

航空開始向航海學習，使用羅盤進行距離測算

飛機通過無線電設備與地面通信，接收地面工作人員的指令。雖然這在起飛和降落過程中是可行的，但無線電的距離有限，也就是一旦飛機離開地面幾百英裡範圍，通信就不存在了。而且無電線受到電磁幹擾的影響，導航的精度十分低。

所以，早期的飛行機組人員使用航位推算（Dead reckoning）和天文羅盤（Celestial navigation）方法來計算他們的位置。

航位推算是長途飛行中一種常見的導航方法。航位推算使用先前已知的位置，利用速度和飛行時間來估計飛機的當前位置，本質上是在已知的初始位置上累加推算的位置以獲得當前的位置。雖然天氣可能會影響這些傳感器的推算，但行位推算已經是一種相對準確的計算飛機位置的方法，在早期的長途飛行中大量應用。而關於航位推算的算法研究廣泛應用在車輛和機器人定位領域。有興趣的朋友不妨自行搜索一下。

飛行航位推算羅盤工具

天文羅盤導航是另一種尋找飛機位置的常用方法。在這種方法中，飛行機組成員使用六分儀來計算飛機相對於太陽、月亮或恆星的位置。二戰時期的轟炸機上都有導航員一直，飛機上還有專門的觀星窗。也許當時中二的觀星員也會像三國殺的諸葛亮一樣，說出類似於「觀今夜之天象,知天下之大事」這樣的話。而這觀星導航員和天文導航方法一直沿用到1960年代的噴氣式飛機時代，早期的747飛機在駕駛艙頂部也有一個六分儀窗口。

民用飛機上的觀星窗

商用飛機的導航系統不斷地進化

飛機商業運行已經有幾十年的歷史了，而全球定位系統在最近二十年才被廣泛使用。在使用全球定位系統之前，現代飛機上採用了許多工具進行導航，不斷地隨著科技的發展進化著。

在噴氣式飛機時代之前，一些飛機使用無線電系統，稱為甚高頻全向距離（VOR）飛行。飛機接收來自固定地面信標的通信，使其能夠繼續飛行軌跡並找到自己的位置。這種導航方法在無線電覆蓋的區域相當可靠，並一直在使用，尤其是在飛機的著陸過程中。

以前的機組成員會包括一名導航員，其工作是專門推算飛機航線和進行機上無線電通信。導航員的主要作用是保證在無線電丟失的情況下飛機員還可以大致得到飛機的位置。尤其在一些跨洋航班，可用的分流機場也較少，無線電信號就非常有可能丟失。

以前的機組裡會有導航員的位置

現代航空電子設備的出現已經讓導航員這個職業消失。但有趣的是，川普的專機空軍一號由一架年代久遠747-200改裝而來。因為過於老舊，飛機的駕駛艙裡仍然有一個導航儀。空軍一號也可能是最後一架駕駛艙仍有導航儀的商用飛機。

隨著噴氣式飛機時代的來臨，一種新的導航方法——慣性導航系統（INS，inertial navigation systems）也被逐漸引入。慣性導航系統取代了老舊的天文羅盤，使用計算機進行高精度的位置計算。至此，飛行導航發生了革命性的變化，計算機開始取代人力進行飛行位置測算工作。計算機的高效和高精度使飛行員能夠根據當前位置讓飛機按既定的飛行路線飛行，從而避免了反覆的導航位置推算。

一場空難，讓原本軍用的GPS系統進入民用

全球定位系統，其實早在它成為所飛機和行動裝置定位設備之前就已經運作了。只不過GPS最初只被限制用於軍事目的。全球定位系統項目始於1973年，第一顆衛星於1978年發射。

1983年，隆納·雷根總統籤署了一項總統行政命令，允許GPS系統在商用飛機上投入使用，其原因是1983年大韓航空發生的一場空難。大韓航空KAL007航班飛機在飛往首爾的途中誤入前蘇聯領空，飛機被蘇聯戰鬥機擊落後墜毀。所以，為了應對後續可能發生的誤入領空事件，美國授權在商用飛機航班上使用GPS，以幫助飛機進行更準確的導航，避免類似事件的發生。

大韓航空KAL007墜毀讓GPS進入了民用航空領域

相比前20年，商用飛機的導航技術已經有了長足的進步，從依賴不那麼靠譜的導航員，到現在觀察屏幕就能得到飛機的位置信息。直到今天，飛機導航技術仍在繼續發展，各個公司都已經在開發下一代技術，允許自主飛行。前段時間空客就已經完成了A350的自主起降滑跑測試。雖然空客稱這只是一次技術嘗試，但是誰又敢保證在未來，全自動飛行時代不會真的來臨呢。

空客完成客機自動滑跑，起飛和降落