百度地图，高德地图，现在只要我们打开这些使用GPS（Global Position System）全球定位系统的地图app，我们就不会迷失自己的方向。我们普通人驾驶汽车，或是飞行员驾驶飞机的能力，甚至我们在城市街道之间穿行的能力，已经完全因为GPS的出现而改变进化。

飞机的导航定位也是如此，现代成熟先进的航空电子设备已经让飞机的位置成为飞行员最不关心的问题之一，惯性基准导航系统已经能通过计算提供精确的航线坐标。然而在GPS成为标准的导航工具之前，飞机是如何进行导航的呢？让我们一探究竟。

观星物语：观星空之天象,推飞机之位置

自20世纪飞机升空以来的很长一段时间里，飞行员几乎都是靠VFR（Visual Flight Rules）目视飞行规则进行飞行路线导航的。简单的说，目视飞行跟现在的定向越野差不多，你拿着地图和地标，拿着指南针，寻找一个又一个的任务点。在二战时期，很多战斗机都是凭借标志物进行导航的。比如德国飞行员要从柏林打到巴黎时，飞行员需要事先清楚一路上能看到哪些湖泊、山峰、河流，再辅以测算距离。而国内抗战时期国军飞机也是通过顺着长江完成了轰炸任务。

可以说，早期飞机的导航几乎全靠飞行员的双眼，没有任何硬件设备支持。然而，随着飞机进入军事用途，在更高的高度和更长的距离飞行，精确的导航成为任何飞行的必要条件。所以航空开始向航海学靠拢，用类似于航海罗盘的无线电罗盘进行导航。

飞机通过无线电设备与地面通信，接收地面工作人员的指令。虽然这在起飞和降落过程中是可行的，但无线电的距离有限，也就是一旦飞机离开地面几百英里范围，通信就不存在了。而且无电线受到电磁干扰的影响，导航的精度十分低。

所以，早期的飞行机组人员使用航位推算（Dead reckoning）和天文罗盘（Celestial navigation）方法来计算他们的位置。

航位推算是长途飞行中一种常见的导航方法。航位推算使用先前已知的位置，利用速度和飞行时间来估计飞机的当前位置，本质上是在已知的初始位置上累加推算的位置以获得当前的位置。虽然天气可能会影响这些传感器的推算，但行位推算已经是一种相对准确的计算飞机位置的方法，在早期的长途飞行中大量应用。而关于航位推算的算法研究广泛应用在车辆和机器人定位领域。有兴趣的朋友不妨自行搜索一下。

天文罗盘导航是另一种寻找飞机位置的常用方法。在这种方法中，飞行机组成员使用六分仪来计算飞机相对于太阳、月亮或恒星的位置。二战时期的轰炸机上都有导航员一直，飞机上还有专门的观星窗。也许当时中二的观星员也会像三国杀的诸葛亮一样，说出类似于“观今夜之天象,知天下之大事”这样的话。而这观星导航员和天文导航方法一直沿用到1960年代的喷气式飞机时代，早期的747飞机在驾驶舱顶部也有一个六分仪窗口。

商用飞机的导航系统不断地进化

飞机商业运行已经有几十年的历史了，而全球定位系统在最近二十年才被广泛使用。在使用全球定位系统之前，现代飞机上采用了许多工具进行导航，不断地随着科技的发展进化着。

在喷气式飞机时代之前，一些飞机使用无线电系统，称为甚高频全向距离（VOR）飞行。飞机接收来自固定地面信标的通信，使其能够继续飞行轨迹并找到自己的位置。这种导航方法在无线电覆盖的区域相当可靠，并一直在使用，尤其是在飞机的着陆过程中。

以前的机组成员会包括一名导航员，其工作是专门推算飞机航线和进行机上无线电通信。导航员的主要作用是保证在无线电丢失的情况下飞机员还可以大致得到飞机的位置。尤其在一些跨洋航班，可用的分流机场也较少，无线电信号就非常有可能丢失。

现代航空电子设备的出现已经让导航员这个职业消失。但有趣的是，特朗普的专机空军一号由一架年代久远747-200改装而来。因为过于老旧，飞机的驾驶舱里仍然有一个导航仪。空军一号也可能是最后一架驾驶舱仍有导航仪的商用飞机。

随着喷气式飞机时代的来临，一种新的导航方法——惯性导航系统（INS，inertial navigation systems）也被逐渐引入。惯性导航系统取代了老旧的天文罗盘，使用计算机进行高精度的位置计算。至此，飞行导航发生了革命性的变化，计算机开始取代人力进行飞行位置测算工作。计算机的高效和高精度使飞行员能够根据当前位置让飞机按既定的飞行路线飞行，从而避免了反复的导航位置推算。

一场空难，让原本军用的GPS系统进入民用

全球定位系统，其实早在它成为所飞机和移动设备定位设备之前就已经运作了。只不过GPS最初只被限制用于军事目的。全球定位系统项目始于1973年，第一颗卫星于1978年发射。

1983年，罗纳德·里根总统签署了一项总统行政命令，允许GPS系统在商用飞机上投入使用，其原因是1983年大韩航空发生的一场空难。大韩航空KAL007航班飞机在飞往首尔的途中误入前苏联领空，飞机被苏联战斗机击落后坠毁。所以，为了应对后续可能发生的误入领空事件，美国授权在商用飞机航班上使用GPS，以帮助飞机进行更准确的导航，避免类似事件的发生。

相比前20年，商用飞机的导航技术已经有了长足的进步，从依赖不那么靠谱的导航员，到现在观察屏幕就能得到飞机的位置信息。直到今天，飞机导航技术仍在继续发展，各个公司都已经在开发下一代技术，允许自主飞行。前段时间空客就已经完成了A350的自主起降滑跑测试。虽然空客称这只是一次技术尝试，但是谁又敢保证在未来，全自动飞行时代不会真的来临呢。

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