浅谈基于性能导航_PBN_

通信导航监视 ／ＣＮＳ
系统不仅对航空器机载导航设备有 要求，对支持相应 ＲＮＰ 类型空域的 导航设施的精度也有一定要求。
ＲＮＰ 类型是用相应的精度值来 表示的。航空器方面，精度值是受 到导航源误差、机载接收误差、显 示误差和侧向的飞行技术误差 （ＦＴＥ）等影响，在其 ９５％的飞行时 间内侧向和纵向总的系统误差 （ＴＳＥ）必须小于 规 定 的 ＲＮＰ 精 度 值。空域方面，指定空域为达到导 航性能精度值就必须提供相应的导 航设施。航空器导航精度不符合某 空域 ＲＮＰ 精度值要求时，通常不允 许在空域内飞行。航空器和空域方 面的要求具有相互独立性。导航性 能精度比某一空域 ＲＮＰ 值高的航空 器不一定就能在该空域内运行。例 如，航空器的导航性能精度是基于 某些导航设施而言的，那么该航空 器可能并不符合精度值相对较差的 空域的要求，因为该空域可能不提 供同样的导航设施。
换为 ＲＮＰ 运行。
ＲＮＰ－２ 航路，进一步降低 Ｔ 航路最
ＲＮＡＶ 标准和 ＲＮＰ 标准都包含 低高度，完成从陆基导航到基于性
了对导航功能要求，这些功能要求 能导航系统的过渡，开始使用国家
包括：提供与航迹相关的飞机位置 基准系统 （ＮＲＳ），以实现自由航路
的连续指示、显示各航路点的距离 的理念。该阶段，ＦＡＡ 将逐步取消
和 ＲＮＰ 航 路 的 区 别
见图 １ 所示。
从发展的角度
来看，导航应用将
由 ２Ｄ 向 ３Ｄ／４Ｄ 过
渡，这就要求机载
监视与告警性能必
须在垂直导航方面
加以完善。这两项
Байду номын сангаас
功能可以保证机组
图 １ 传统航路、ＲＮＡＶ 航路和 ＲＮＰ 航路比较
人员随时确定导航系统是否达到 准，并逐步将 Ｑ 航路转变为 ＲＮＰ－２
所有飞行阶段提供 ＲＮＡＶ 和 ＲＮＰ 程 限于地基导航设备位置，为更有效
序，并继续制定有关运行标准和指 的设计程序和使用空域提供了条
南。该阶段，美国将在总结 Ｑ 航路 件。第一条 Ｑ 航路是建立在墨西哥
和 Ｔ 航路运行基础上降低 Ｔ 航路最 湾，代替以前的传统航路，此后，
低运行高度， 制 定 ＲＮＰ－２ 技 术 标 Ｑ 航路就在美国西部、南部以及加
１０－５ 的 完 整 性 。 虽 然 目 前 很 多 航路。期间，非区域导航航路将继
ＲＮＡＶ 系统不具备监视和告警功能， 续使用。
但同样实现了很高的精度并具备多
中 期 （２０１１－２０１５ 年 ）， ＲＮＡＶ
种 ＲＮＰ 系统功能因此，ＲＮＡＶ 和 ＲＮＰ 将成为美国国家空域系统中的主要
运行将会共存多年，最后都逐渐转 导航方式，在 ＦＬ２９０ 以 上 均 使 用
（ 二） ＲＮＰ 所需导航性能 （ＲＮＰ）是对指 定空域内运行所需要的导航性能精 度的描述 （ＲＮＰ 类型）。ＲＮＰ 数值根 据航空器至少有 ９５％的飞行时间能 够达到预计导航性能精度的数值来 确定，与 ＲＮＡＶ 概念结合，能够提 高导航精度和运行安全水平。ＲＮＰ
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《空中交通管理》２００７ 年 第 ７ 期
（ 三） Ｒ ＮＡＶ与Ｒ ＮＰ的区别 ＲＮＡＶ和 ＲＮＰ 系统关键的不同在 于，ＲＮＰ 标准包含机载设备的监视 和告警导航性能要求，而 ＲＮＡＶ 标 准则不包括。２０ 世纪 ９０ 年代，大 多 ＲＮＡＶ 系统都提供了机载监视和 告警功能，促进了导航标准的发 展，进而产生了 ＲＮＰ 系统。ＲＮＰ 系 统提高了运行的完整性，使航路间 距和保护区缩小、空域资源得到进 一步优化。传统航路、ＲＮＡＶ 航路
延误，提高空域运行效率。 早期的区域导航系统采用与传
统的地基航路和程序相似的方式， 通过分析和飞行测试确定所需的区 域导航系统及性能。对于陆地区域 导航运行，最初的系统采用 ＶＯＲ 和 ＤＭＥ 来进行定位，对于洋区运行， 则广泛采用惯性导航系统。在不断 的实践中，这样的新技术已逐步通 过了开发、评估和认证。基于此， 国际民航组织在附件 １１ 《空中交 通 服 务 》 和 《航 空 器 运 行 手 册 》 （ＤＯＣ ８１６８）中提出了部分区域导 航设计和应用的标准和建议。
Ａｉｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ／２００７（７）
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拿大和美国之间的大湖地区实施。 “Ｑ”是美国用于指配这些区域导航 航路的代号，按照有关导航规定， Ｑ 航路标准为 ＲＮＡＶ－２。Ｑ 航路依据 ＦＡＡ８２６０．３ 《美国终端区仪表程序 标准》的规定而划设，航路内相邻 两点间的最小距离是 １２ 海里，最 大距离是 ５００ 海里，平行 Ｑ 航路的 中心线间的最小距离为 ８ 海里，与 一般的航路相同。Ｑ 航路在运行过 程中，必须采用雷达监控以确保有 效的航路容差。Ｑ 航路可以采用 ＧＰＳ 或 ＤＭＥ／ＤＭＥ 结 合 ＩＲＵ 进 行 导 航。如果某条 Ｑ 航路拟采用 ＤＭＥ／ＤＭＥ 运 行 ， 就 必 须 进 行 地 基 ＤＭＥ 设备性能的分析，如果 ＤＭＥ 信 号不能覆盖整条航路，则航空器需 要安装 ＧＰＳ 导航设备。一般来说， 航路交通管制中心 （ＡＲＴＣＣ）提出 新辟航路的要求，包括 Ｑ 航路， ＦＡＡ 负责划设、评估和飞行校验。 目前，ＦＡＡ 正在修改有关划设 Ｑ 航 路的规章。ＦＡＡ 的 ＡＣ９０－１００ 中描 述了 Ｑ 航路运行要求，包括对航空 器的机载设备要求和机组的训练要 求。
（ 三） 日本情况 航路运行方面，日本 １９９２ 年 开始建立 ＲＮＡＶ 航路，于 １９９８ 年在 洋区实施了 ＲＮＰ１０ 区域导航航路， 目前共实施了 ６０ 多条 ＲＮＡＶ 航路。 飞行程序方面，１９９９ 年开始在东 京机场实施区域导航进场程序，并 逐步推广到其他 ５ 个主要机场。 ２００５ 年日本制订了 《ＲＮＡＶ 发展计 划 》， 分 为 三 个 阶 段 ， 具 体 为 ： ２００７ 年年底前，完成相关准备工 作，引入国际统一技术标准。２００８ 年 至 ２０１２ 年 ， 实 施 ＲＮＡＶ５ 航 路 ， 同时研究实施 ＲＮＰ２ 航路并逐步推 广到非雷达管制空域，实现大部分 终 端 区 内 实 施 ＲＮＡＶ１ 飞 行 程 序 。 ２００１３ 年以后，在 ＦＬ２９０ 以上全部 实施 ＲＮＰ２ 航路，并在大中型机场 实施 ＲＮＰ１ 飞行程序。 四、基于性能导航 基于性能导航 （ＰＢＮ）规定了 区域导航系统内航空器沿 ＡＴＳ 航 路、仪表进近程序和空域飞行时的 性能要求，是通过空域运行所需的
公里 （５ 海里）范围内。２００４ 年 后，欧洲开始 使 用 Ｐ－ＲＮＡＶ 技 术 ， 应用于终端空域，使终端区设计得 到优化，增强了飞行灵活性，提高 了空域容量。Ｐ－ＲＮＡＶ 航路的导航 性能精度相当于 ＲＮＰ１，但不等同 于 ＲＮＰ１，要求在考虑各种飞行误 差情况下，航空器 ９５％的飞行时间 内必须保持在标称航迹左右各 １．８５ 公 里 （１ 海 里 ） 范 围 内 。 Ｐ－ＲＮＡＶ 运 行 是 使 用 ＤＭＥ／ＤＭＥ、 ＶＯＲ／ＤＭＥ、 ＧＮＳＳ、 ＩＮＳ／ＩＲＳ 等 一 种 或几种组合的导航信息源确定航空 器的位置，但不包括垂直导航功 能。在欧洲的基于性能导航发展规 划中，２０１０ 年后主要航路和所有 的终端区必须实施区域导航运行， 并向 ３Ｄ 和 ４Ｄ 的区域导航应用发 展。
虽然 ＲＮＰ 值本身不能作为确定 间隔标准的基础，但空域规划人员 可以使用 ＲＮＰ 值帮助确定空域的使 用规定、航路宽度和间隔要求。根据 飞行地区的不同和飞行阶段的不 同 ，ＲＮＰ 主 要 有 以 下 几 种 类 型 ： ＲＮＰ０．１－０．３、ＲＮＰ１／２、ＲＮＰ４、ＲＮＰ１０， 分别用于进近阶段、终端区飞行、 陆地航路飞行和洋区飞行。
航空交通程序，减少空中交通延
此外，在上述三个阶段中，美
误，改善运行效率，提高安全水 国对洋区、终端区和进近范围内基
平；建立运行概念和目标，并确定 于性能的导航发展规划都做了详细
实施步骤和时间表。ＦＡＡ 将发展路 描述。
线分为三个阶段，具体为：
美国 Ｑ 航路为高空区域导航航
近期 （２００６－２０１０ 年），ＦＡＡ 为 路，提供了灵活的飞行航迹，不受
和方位、显示过航路点的地速或时 一些地面导航设施，重新设计有关
间、导航数据存储功能、提供包括 航路和程序，修改调整间隔标准、
导航设备在内的 ＲＮＡＶ 系统故障指 扇区划设和终端区空域结构。
示。
远 期 （２０１６－２０２５ 年 ）， 在
三、国外发展概况
ＦＬ２９０ 及以上均使用 ＲＮＰ 航路，整
（ 一） 美国情况
美国和欧洲等航空发达国家和 地区已经积累了丰富的区域导航应 用经验，但由于缺乏统一的标准和 指导手册，各地区采用的区域导航 命名规则、技术标准和运行要求并 不一致，如美国 ＲＮＡＶ 类型分为 Ａ 类 和 Ｂ 类 ， 欧 洲 ＲＮＡＶ 类 型 分 为 Ｐ－ＲＮＡＶ 和 Ｂ－ＲＮＡＶ。国际民航组织 ＩＣＡＯ 拟于今年正式发布基于性能 导 航 手 册 （ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＢＡＳＥＤ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＭＡＮＵＡＬ），用以规范区 域导航的命名、技术标准，并指导 各国实施该新技术。
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浅谈基于性能导航 （ ＰＢＮ）
Ｐｅｒ ｆｏｒ ｍａｎｃｅ Ｂａｓｅｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ
民航总局空管局 黄卫芳
一、绪言 为进一步提供空域容量和运行 效率，满足航空运输飞行量不断增 长的需求，新航行技术 －－ 区域导 航技术，正被日益广泛应用。从全 球范围看，现行区域导航的技术标 准并不统一，航空发达的欧洲和美 国对区域导航的具体技术要求也存 在差异。为统一认识并指导各缔约 国实施新技术，国际民航组织 （ＩＣＡＯ）拟于近期发布 《基于性能 导航手册》。我国对区域导航技术 也有较深的认识，并正积极在终端 区、航路运行阶段推广应用。 二、背景介绍 传统的航路是基于地面导航设 施位置、逐个连接各导航点而成 的，确保航空器能够依靠导航台的 无线电信号向背台飞行。随着航空 运输的持续发展，传统航路的局限 性渐显严重。航空电子技术的不断 发展使航空器机载设备不断更新， 导航精度也不断提高，促使新一代 导航技术的产生。这种导航技术不 依赖于地基导航设备，可以使航空 器在任意两点之间精确飞行，这就 是区域导航的概念。应用区域导航 技术，能够提高空域容量，减轻管 制员和飞行员工作负荷，减少飞行