简析PBN(基于性能的导航)运行
基于性能的导航(PBN)程序运行优势的思考
基于性能的导航（PBN）程序运行优势的思考随着区域导航(简称RNAV)技术的逐渐推广使用和航空器机载设备能力的提高以及卫星导航等先进技术的不断发展，近年来，国际民航组织(ICAO)提出了，“基于性能的导航(PBN) ”概念。
此项技术的实施必将使航空业在保证飞行安全、扩大系统容量、提高运行效率、实现机场和空域使用效率最大化等方面将明显提升。
作为我国建设新一代航空运输系统的核心技术之一，PBN的实施也是实现我国民航强国战略计划中的重要组成部分。
本文通过收集和学习国内外PBN相关资料，分析了PBN的概念以及组成特点，同时以厦门机场为例，通过实际成效证明了PBN程序相较于传统程序的诸多优势。
第六节一、实施背景由于传统导航方式的局限性，使得其已经无法满足当今民航事业的发展要求。
在此背景下国际民航组织（ICAO）在整合世界各国区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出了一种新技术—基于性能的导航（PBN）。
PBN概念源于ICAO定义的“新航行系统”（CNS/ATM）概念，PBN既是一个导航概念，也是一个运行概念。
PBN已被ICAO选定为下一代飞行导航方式，并敦促各签约国进行推广。
PBN的推广具有巨大好处，特别是RNP（AR）、CDO、APV等具有良好的经济效益、安全效益、社会效益等多方面的效益。
积极推广PBN技术，对我国实现从民航大国向民航强国的转变具有重要的意义，将可能成为民航发展新的重要增长点之一。
厦门高崎机场PBN的设计实施走在我国PBN计划的前列。
厦门机场PBN程序从规划设计到正式投入使用历时近2年。
从2012年开始进入PBN程序试运行阶段，现已实现日常运行以PBN程序为主，传统程序为辅的模式。
第七节二、 PBN的三要素及优势PBN基本概念包含了三个组成部分：导航设施（Navigation infrastructure），导航规范（Navigation specification），导航应用（Navigation application）。
基于性能的导航(PBN)是国际民航组织(ICAO)在整合各国区...
序基于性能的导航（PBN）是国际民航组织（ICAO）在整合各国区域导航（RNA V）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新型运行概念。
它将飞机先进的机载设备与卫星导航及其他先进技术结合起来，涵盖了从航路、终端区到进近着陆的所有飞行阶段，提供了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。
PBN是飞行运行方式的重大变革，能有效促进民航持续安全，增加空域容量，减少地面导航设施投入，提高节能减排效果，是我国从航空大国向航空强国迈进，建设新一代航空运输系统的核心技术之一。
中国民航局决定按照ICAO的有关要求和亚太地区实施规划，加快这项技术的应用，组织全面实施。
本路线图结合我国实际情况，明确了中国民航从当前到2025年期间实施PBN的政策和总体工作计划，为各利益相关方提供指南，促进全球标准统一和国际合作。
希望有关各方在该路线图的具体实施过程中，提出修正意见，使之不断更新完善，适应中国民航快速发展的需求，并成为中国民航航行新技术发展的标志性规划和国际航空界的蓝图范本。
民航局PBN实施领导小组组长目录1. 背景..................................................................................................................................- 1 -1.1 PBN概念..................................................................................................................- 1 -1.2 作用及优势.............................................................................................................- 2 -1.3 ICAO要求................................................................................................................- 2 -2. PBN实施路线图目的.......................................................................................................- 3 -2.1 明确决策和计划.....................................................................................................- 3 -2.2 帮助沟通和理解.....................................................................................................- 3 -2.3 确立职责和分工.....................................................................................................- 3 -3. 中国民航运输系统..........................................................................................................- 4 -3.1 现状.........................................................................................................................- 4 -3.2 挑战.........................................................................................................................- 4 -3.3 未来发展.................................................................................................................- 6 -4. 实施具体工作..................................................................................................................- 7 -4.1 总体目标.................................................................................................................- 7 -4.2 关键任务.................................................................................................................- 7 -4.2.1 规章标准的制定...........................................................................................- 7 -4.2.2 航路规划和飞行程序设计...........................................................................- 7 -4.2.3 航空运营人运行能力的建立.......................................................................- 8 -4.2.4 宣传与培训...................................................................................................- 8 -4.2.5 国际协调.......................................................................................................- 8 -5. 实施时间表......................................................................................................................- 9 -5.1 近期（2009－2012）.............................................................................................- 9 -5.2 中期（2013－2016）...........................................................................................- 10 -5.3 远期（2017－2025）............................................................................................- 11 -6. 通用航空........................................................................................................................- 12 -6.1 现状.......................................................................................................................- 12 -6.2 发展策略...............................................................................................................- 13 -7. 航空器能力....................................................................................................................- 14 -7.1 现有机队总体情况...............................................................................................- 14 -7.2 机载设备标准.......................................................................................................- 16 -7.3 机队PBN能力现状...............................................................................................- 16 -7.4 机队改装计划.......................................................................................................- 17 -8. 导航基础设施................................................................................................................- 19 -8.1 现状.......................................................................................................................- 19 -8.1.1 传统导航设施.............................................................................................- 19 -8.1.2 GNSS导航设施............................................................................................- 20 -8.2 GNSS未来发展......................................................................................................- 22 -8.2.1“伽利略”卫星导航系统...........................................................................- 22 -8.2.2 GPS现代化...................................................................................................- 22 -8.2.3 GLONASS现代化.......................................................................................- 22 -8.2.4 “北斗”卫星导航系统..................................................................................- 23 -8.3 导航设施规划策略...............................................................................................- 24 -8.3.1 过渡计划.....................................................................................................- 24 -8.3.2 地基导航设施.............................................................................................- 24 -8.3.3 GNSS导航设施............................................................................................- 24 -9. 安全实施原则................................................................................................................- 25 -10. PBN与其他技术的融合及展望...................................................................................- 26 -10.1 通信技术.............................................................................................................- 26 -10.2 监视技术.............................................................................................................- 26 -10.3 其他进近着陆能力.............................................................................................- 27 -10.3.1 “北斗”终端导航........................................................................................- 27 -10.3.2 有垂直引导的进近(APV)........................................................................- 27 -10.3.3 GBAS着陆系统（GLS）..........................................................................- 27 -11. 路线图的修订..............................................................................................................- 29 - 附件A－PBN导航规范简介..............................................................................................- 30 - 附件B－PBN整体规章标准框架......................................................................................- 32 - 附件C－国际PBN实施整体概况......................................................................................- 33 - 附件D－术语......................................................................................................................- 35 - 致谢.....................................................................................................................................- 38 -1. 背景1.1 PBN概念在航空飞行中，传统导航是利用接收地面导航台信号，通过向台和背台飞行实现对航空器的引导，航路划设和终端区飞行程序受地面导航台布局与设备种类的制约。
《现代导航技术与方法》6 基于性能的导航(PBN)
直线航线缩短飞行距离 定义随机航线，增加飞行的灵
活性 缩小间隔，提高空域利用率 增加平行航路，提高流量 减少陆基导航台站建设 采用卫星导航，运行覆盖全球
6.3.6.3 PBN作用及运行优势
01)(2011年4月19日)
第6章 基于性能的导航
6.3 基于性能的导航概念
6.3.1 PBN概念
RNAV概念
区域导航(RNAV)是一种导航方式，允许航空器在陆基导 航设施信号覆盖范围之内，或者在机载自主导航设备的工 作能力范围之内，或利用GNSS或二者组合，沿任意期望 的路径飞行。
RNAV运行特点
PBN运行中，卫星导航系统作为主用导航设施 陆基导航设施在PBN运行中，可能有离台距离使用限
制等要求，并且一般无法满足RNP APCH等运行要求 NDB台不能用于PBN运行
第6章 基于性能的导航
6.4 机载性能监视与告警
6.4 机载性能监视与告警
PBN运行的主要目的是严格控制和充分发挥航空器 的导航性能，以符合不同导航规范下航路、终端区、进 近等各飞行阶段飞行运行的要求，进一步提高飞行运行 安全性和效率。
导航规范是一组对航空器和机组人员的要求，以满足在 规定空域概念下，沿指定航路、仪表飞行程序飞行运行 时导航应用的需要。
导航规范内容
区域导航系统在精度、完好性、连续性和可用性方面必备的性能； 为达到所需性能，区域导航系统需要具备的功能； 整合到区域导航系统中，能满足所需性能的可用导航传感器； 为达到区域导航系统运行性能，必备的飞行机组程序和其他程序。
——
不低于75m （250ft）
不小于800m 不小于800m
设施 仅有航向台（ILS下滑台GP不工作）
PBN概述 (2)
LOC 1150 1150
NOZ NTZ NOZ
2000
1000 1000 1150 1150
4300
LOC
10 nm max without vertical separation
13
PBN优点
RNP程序双跑道运行
Future Approach Path Separation Using RNP
25
PBN概念组成部分
导航应用
RNAV X
GNSS VOR/DME
RNP X DME/DME
导航规范
导航设施
……
26
导航应用范围
27
RNAV10
最早用于北太平洋、Tasman海 间隔50NM 不需要任何地面导航设施
两套远程导航系统（IRS/FMS、INS、GPS）
三亚责任区
58
精密进近PA
沿最后进近下降轨迹，提供水平和垂直引导 传统程序
ILS MLS
RNAV：GBAS(GLS)
59
RNAV的精密进近PA
在最后进近段同时有水平引导和垂直引导
采用GNSS传感器。 仅使用地基增强系统GBAS增强 程序标题为GLS(GNSS Landing System)
例如：GLS RWY 13
包容区
包容区
46
FMC提供的RNP
FMC从可用的导航数据库中提供现行航路飞行或终端 区程序的RNP值 如果在导航数据库中没有可使用的RNP值，FMC将根 据现行的导航阶段，提供如下默认值： –Approach 0.5 or 0.3NM –Terminal(below 15,000’) 1.0NM –Enroute(domestic) 2.0NM –Oceanic 4.0 or higher 飞行机组可以选择不同的RNP默认值 如果航路飞行或终端区程序没有指定的RNP值， FMC提供的默认值通常是可以接受的。
pbn
多数机场的进近程序都是在传统导航方法下运行的,包括只提供水平引导的VOR/DME、NDB/DME等非精密进近,以及提供水平和垂直引导的ILS精密进近。
传统导航方法受导航台的束缚和限制,定位方法主要是θ-θ和ρ-θ定位,其定位误差较大。
PBN(Performance-based Navigation,基于性能的导航)：指在相应的导航基础设施条件下,航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时,对系统精度、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。
PBN运行的导航设施主要是提供全球覆盖、全天候、连续不间断、高精度导航的GNSS(全球导航卫星系统)。
PBN中最重要的两个性能是精度和完好性。
最后进近阶段的PBN运行程序就是RNP(Required Navigation Performance,所需导航性能)进近。
RNP进近主要分为RNP APCH和RNP AR APCH两类。
RNP APCH是基本RNP进近,精度可达0.3nm。
RNP AR APCH程序只能用于RNP APCH程序不能满足的一些特殊需求的情况,需要特殊授权,包括航空器需满足特定要求、机组需进行专门训练等,精度可达0.3~0.1nm。
为了改善GNSS接收机定位精度问题,可利用GNSS增强系统作为RNP进近的主用导航设备,以提高精度、完好性、可用性、连续性等导航性能,满足RNP进近要求。
GNSS增强系统包括ABAS(机载增强系统)、GBAS(地基增强系统)和SBAS(星基增强系统)及混合系统。
导航应用是将导航规范和导航设施结合起来，在航路、终端区、进近或运行区域的实际应用，包括RNAV/RNP航路、标准仪表进离场程序、进近程序等。
RNP导航规范具有机载性能监控和告警功能，RNAV 则不具备。
RVAV和RNP后面所跟的数字代表导航精度值，例如RNP-1导航规范，要求在95％的飞行时间内，航空器位置必须满足标称航迹位置左右前后1海里以内的精度值要求。
PBN介绍
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PBN实施依据
ICAO第36界大会决议中指出：“各缔约国应在2009年完成PBN 实施计划，确保2016年之前，以全球一致和协调的方式过渡到 PBN运行。”具体要求如下： 各缔约国应制定实施规划，按照规定的进度在航路和终端区实 施RNAV和RNP运行; 各缔约国应把具有垂直引导的进近程序（APV）作为进近的主 要方式或者精密进近的备份程序，到2016年在所有跑道实施APV。
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RNP和RNAV的区别
RNP增加了机载监视和告警功能：RNP运行时，航空器的 飞行管理系统具有自主监视当前导航系统性 能的能力，并 能向飞行员显示是否达到了 预定运行要求（监视和告警）。
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RNP（所需导航性能）的概念
RNP是RNAV对在规定空域内运行所需要的导航性能的描述，但具 有机载监视和告警功能。如果航空器偏离了预计飞行航迹，则自 动发出告警。或者说，RNP 是一种航空器能自主确定导航包容度 的 RNAV 运行。 RNP的类型根据航空器至少有95% 的时间能够达 到预计导航性 能精度的数值来确定。 RNP的使用能使精度更高的导航能力得到应用，因此，在进近阶 段和复杂地形地区一般使用RNP进近或进离场。 RNP需要结合GNSS使用，以便其获得自主监视能力。
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
基于性能导航_PBN_技术介绍_蔡清毅
表 ４ Ｒ Ｎ Ｐ 导航性能精度分析
性能精度要求 GPS可提供的定位精度
4NM
0.1km
1NM
0.1km
0.3NM
0.1km
0.1NM
0.1km
结论 满足运行要求 满足运行要求 满足运行要求 满足运行要求
4. 环境 避开噪音敏感区域，比如 RNP （AR） APCH 能提供带有转弯 的复飞程序，避开噪音敏感地区。 5. 可进入性 改进机场或空域在恶劣天气下 的可进入性，或者高原复杂机场（如 林 芝） 的 可 进 入 性 。 比 如 RNP APCH 能实现更低的落地标准。如 延安。 6. 经济性 节约用于维护基于导航台的航 路和程序的费用。比如，移动或者 增加一个导航台，就要修改所有与 此导航台相关的航路和程序。 每当导航设施有新的技术进 展，就要发展新的运行方式，但 是，在 PBN 中，系统的性能要求 不再是是否安装了某种设备，而是 设备或设备的组合能否满足特定 PBN 运行的系统性能要求。所以， 每当导航设施有新的技术发展，只 需要看它是否满足现在 PBN 系统 性能要求即可，不需要为它设定特 定的运行方式。 四、PBN实施计划 目前，美国许多机场都提供基 于 GPS 的 RNAV 飞行程序，例如 华盛顿杜勒斯机场、亚特兰大哈兹 菲尔德-杰克逊机场，FAA 出台了
源容差、机载接收机容差、显示器 容差和飞行技术容差。以 RNAV1 为例，其标称值即为 1NM；
（2） 完整性要求，在适航条例 中，航空器导航设备故障被归类为 严重故障 （即，每小时 10-5）；
（3） 持续性，如果航空器操作 者可以转换到不同的导航系统，并 且继续飞行至某一合适的机场，失 去功能就被归类为较小故障；
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简析PBN（基于性能的导航）运行
一、PBN的概念
中国民航业发展速度快，空中交通流量与日俱增，传统的路基导航方式对地面导航台过度依赖，对于空域流量的增加产生瓶颈。
区域导航技术应运而生，并体现出了自身强大的优势。
但各个国家对新的导航方式的应用程度及水平参差不齐，各国的的导航规范和标准各不相同。
为了全面统一规范，阻止概念不断扩张，国际民航组织提出了PBN的概念。
PBN——基于性能的导航（performance based navigation）是RNA V和RNP 的总称。
基于性能的导航是国际民航组织（ICAO）在整合各国区域导航（RNA V）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新型运行概念。
它将飞机先进的机载设备与卫星导航及其他先进技术结合起来，涵盖了从航路、终端区到进近着陆的所有飞行阶段，提供了更加精确，安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式.
PBN概念明确了特定空域概念下拟实施的运行，对航空器RNA V系统的精度、完好性、可用性、连续性和功能性等方面的性能要求。
PBN概念标志着由基于传感器导航向PBN的转变。
导航规范中明确了性能要求，以及可选用于满足性能要求的导航传感器和设备。
二、PBN的组成部分及其区别
PBN概念包涵两类基本导航规范，即：区域导航（RNA V）和所需导航性能（RNP）。
PBN概念的提出体现了目前导航方式从基于传感器导航向基于性能的导航的过渡的一个趋势。
RNA V（regional area navigation）区域导航：能使航空器在导航设施的有效范围内，或在自备领航设备的领航能力限制内，或二者结合，在任何预定航径上运行的领航方法。
这样就脱离了传统向台与背台飞行飞行方法，可以实现导航区域的自由飞行。
RNA V程序可以采用的导航源包括：INS/IRS、VOR/DME、DME/DME、GNSS。
目前RNA V程序主要用于基础终端区的仪表进场程序与仪表离场程序。
RNP（required navigation）所需导航性能：是指对指定空域内运行所需要的导航性能精度的描述。
RNP的数值根据航空器至少有95%的飞行时间内能够达到预计导航性能精度的数值来确定。
RNP X中的X表示的就是95%的飞行时间内沿规定航迹所不超出的保护范围的数值。
X用海里表示，如RNP 0.3、RNP 1等。
三、使用PBN技术对中国民航业的益处
1.精确地引导，提高飞行安全
PBN技术不依赖陆基导航设备，航迹选择灵活，飞行航迹准确，可以实现高精度导航，实现对机场周围障碍物的有效避让，提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，降低可控撞地的风险，提高飞行安全水平。
同时也降低了民航管制员的工作负荷，在日益增长的飞行流量下，有效地减少了管制员的通话量，也在安全许可的范围内减少减少飞行员的操作动作，减少差错，保证了飞行的安全。
2.降低高原和复杂机场运行最低标准，提高航班的正常率，减少地面运行和维护成本
我国西部以高原山区居多，地形条件复杂，不少机场没有仪表着陆系统，航路还没有全部实现雷达覆盖，地面辅助导航设备有限，许多（西部）机场没有ILS，若加装地基导航系统会遇到较大困难，一套路基导航设施的减少成本需要上千万元，同时复杂的气象条件和地形条件对安全飞行造成风险，PBN技术不需要建设路基导航设施，不需要急需校验飞行，可以减少地面导航设施的建设和维护成本，以上种种表明引进PBN技术的对高原及复杂机场的迫切性。
3.减少飞行时间，节约油量，增加飞机业载
我国有一部分机场地形条件相对复杂，飞机减载所面临的问题严重，同时也影响航空公司的经济效益。
PBN飞行程序设计不依赖路基导航设备，不受地形遮蔽和导航台信号覆盖范围等不利因素影响。
其飞行程序设计和一发实现应急程序设计非常灵活，可以根据需要，在飞机性能允许的情况下设计“任意”转弯航迹，选择地形最佳的飞行轨迹，引导飞机避开障碍物而不必飞跃障碍物的上空，从而减少飞行时间、节约油量，增加航空公司的飞机业载。
4.使空域的四维管理成为可能
由于民航业的高速发展，在我国中东部地区航路、空域和机场流量已经趋于饱和。
路基导航性能已经不能满足高精度运行要求。
如果提高航路和空域利用率、增大飞行流量，航空器必须依赖高精度导航系统。
卫星导航可以大大提高导航精度。
采用PBN技术可以提高我国空域容量，使空域的四维管理成为可能。
四、目前我国使用PBN技术所面临的困难
1 .过度依赖GPS系统
目前成熟可用的只有美国的GPS系统，PBN运行中所需的GNSS数据备份系统资源匮乏。
尽管GPS系统的安全性和稳定性比较高，但是一旦该系统出现问题，势必会影响较大，同时在战略层面上也是被动的。
2 .全面推广任务艰巨
新的导航方式出现，涉及飞行员、签派员、管制员、情报员、性能人员、机务人员等等，培训范围非常大，对于全民航展开培训造成困难。
以上人员由了解、掌握到熟练应用需要一个过程，在这段过渡期内势必会对运行产生影响。
3.机载设备参差不齐，设备改装工程艰巨
目前国内机型种类繁多，机载导航设备水平参差不齐，尤其是通用航空机队组成非常复杂。
部分机型如MD-11等，由于生产厂商的问题不能对该类设备升级，这就导致在未来数年内必然存在传统导航与PBN导航方式并存的局面。
运行种类的复杂性无非增加了飞行运行的难度。
这就更要求我们要从实际出发，科学决策，整体规划，逐步实施。
4.PBN航路规划及其终端区程序的设计、试飞工程量巨大
建设新一代民用机场体系，机场的建设需要与空域建设同步展开，空中部分尤为重要。
面对新的导航方式，航路、终端区进离场程序都需要重新设计，而且要经过严格的试飞验证，运行审定与批准，以及监督和后续的检查。
巨大的工作量决定了PBN的全面实施要经过一个很漫长的过渡期。
五、对PBN的总结与期望
PBN技术，是民航界的一次历史性的革新，是社会生产力的要求，是通过科学实践而得出的产物，同时也是崭新的新生事物，对待新事物，我们必须以辩证的目光去看待，既不能过分吹嘘，也不能盲目贬低。
PBN对于民航业扩容，提高飞行安全水平，改善民航企业经济效益有正面且深远的意义。
在一系列的困难和阻力面前，希望民航人能够一步一步地去解决，用PBN技术，为我国民航业开创一片光明的未来。