导航系统-基于性能的导航PBNppt课件

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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)

台站建设维护成本高无法满足全球运行星导航为主的方式，导航性能好
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介绍ppt课件

PBN介绍总结
传统导航中我们把飞机比作一个油箱很小的小汽车，导航台比作加油站，航路比作公路。由于汽车的能力限制，公路设计的时候要考虑加油站的位置。 RNAV中的汽车油箱有了很大的改观，给有这种能力的汽车设计的公路相比传统导航可以大大的脱离加油站的限制。 RNP中的汽车油箱大还加装了GPS，可以在路径大大偏离预计航路时候发出告警。在华北，华东，华南导航台密集，地势平坦的地方，PBN并不比传统导航有什么优势，但是在林芝啊，九寨啊等地势复杂，导航设施少的地方PBN便可显示出极大的优势，使得飞机不必受限于导航信号的覆盖，按照期望的路径飞行。极大的减少了航空企业运营成本和航班延误率。
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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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前提条件如下：

《导航系统》幻灯片

➢ 左右35°以外的扇区，达到19km （10nm）。
航向台
第十五章导航系统
第十五章导航系统
航向台的根本工作原理
航向台发射频率为108.10—111.95MHz，左波瓣用 90Hz调制，右波瓣用150Hz调制，发射机发射的信号通过方向性天线阵〔航向天线阵〕向空间辐射出两个波瓣，其交汇处对准跑道中心线。
第十五章导航系统
3.惯性基准系统（IRS）
惯性基准系统IRS是现代飞机必备的、自主式的机载电子系统。IRS提供飞机姿态、航向和飞机当前位置信息。
IRS=IRU+MSU+ISDU+DAA
惯性基准组件IRU包括激光陀螺〔3个〕、加速度计〔3个〕和计算机。
IRS中所有元件在飞机上固定安装与飞机构造成为一体，该系统称为捷联式惯性系统。
ONS（Omega Navigation System）：奥米伽导航系统，利用无线电磁波测量飞机与两个地面台之间的距离差，确定飞机位置线（双曲线）。
测距差：测量各个导航台信号的相位差（两个导航台双曲线位置线的交点）
第十五章导航系统
（2）测角系统（θ－θ）
ADF（Automatic Direction Finder）自动定向系统测量地面无线电台（NDB）的来波方向，即测量相对方位角RB。
完成惯导系统的角速度、加速度测量和导航解算任务。
第十五章导航系统
（2）方式选择组件M用SU于选择IRS的工作方式，并可显示其工作或故障状态。
方式选择电门有：
OFF-断开； ALIGN-校准； NAV-导航； ATT-姿态。
第十五章导航系统
（1）校准方式(ALIGN) 校准：就是系统建立或寻找当地的地垂线和确定当地的真北方向。即根据地球自转和重力特性而对准到当地地垂线和真北方向上，并估算当地纬度。在对准完成前，必须引进现在位置。（2）导航(NAV) 当系统完成对准(ALIGN)并顺利通过时，将方式选择电门放到导航位(NAV)，系统将自动进入导航方式，进行独立的惯性计算。（3）姿态（ ATT）方式 ATT方式下，IRS只提供飞机的俯仰角、倾斜角和航向。（4）关闭（ OFF）方式 IRS的全部供电电源均被断开，IRS系统不能工作。

航空维修培训-特殊运行-PBN培训课件(RNPAR)

THANKS
感谢观看
特点
PBN强调飞机性能和飞行员判断力的综合运用，通过导航数据库、机载设备和飞行员操作来实现。
PBN运行的原理和特点
原理
PBN通过使用基于性能的导航方法，利用飞机自身的导航设备和机载软件，结合卫星定位、惯性导航等技术，实现高精度、高可靠性的导航。
特点
PBN具有灵活、高效的导航服务，能够提高飞行安全水平，减少飞行时间和燃油消耗，降低运行成本。
根据导航数据库和选择的导航源，生成导航指引，包括航路、航段、高度、速度等参数。
飞行指引控制
根据导航指引，控制飞机沿着预定航路和航段飞行，并及时进行导航数据的更新和修正。
PBN运行的控制系统
飞行管理计算机
飞行管理计算机是PBN运行的核心控制系统，负责处理飞行计划、导航数据库、导航源等信息，生成导航指引和飞行控制指令。
PBN发展历程
PBN概念最早在20世纪90年代提出，并在国际民航组织（ ICAO）和国际航空运输协会（IATA）等推动下在全球范围内推广应用。
PBN运行对航空维修的影响
导航方式变革
PBN运行使航空器导航方式从传统陆基导航向星基导航转变，对航空器导航设备和飞行
员技能提出更高要求。
飞行员培训
飞行员需要接受专业培训，以掌握PBN飞行程序、操作规范和应急处置等方面的技能。
基于RNAV的运行与展望
RNAV特点
RNAV是一种基于卫星导航的飞行路径技术，可以实现更为灵活、高效的航班运行。
RNAV的优势
RNAV可以降低气象条件对航班的影响，提高航班正点率和安全性。
RNAV的局限性
RNAV需要依赖卫星导航系统，受限于卫星信号覆盖范围，对于部分偏远地区可能无法完全覆盖。

航空维修培训特殊运行PBN培训课件(RNPAR)

军事航空领域
RNPAR技术还可应用于军事航空领域，提高飞行器的导航性能和作战能力。
03
rnpar运行程序
rnpar运行程序流程
提交飞行计划
将飞行计划提交给空中交通管理部门审批。
执行飞行计划
按照飞行计划执行航班任务。
定义飞行计划
根据航班信息和航路点，制定飞行计划。
获取行计划批准
等待空中交通管理部门审批，获得批准后继续执行。
PBN的起源可追溯到20世纪90年代，当时由于航空运输业的快速发展，传统的航路导航方法已经无法满足需求，因此基于性能的导航概念逐渐得到推广和应用。
pbn技术发展历程
2000年，国际民航组织（ICAO）开始推广基于性能的导航概念，并制定了相关标准和建议。
2005年，中国民航局（CAAC）开始引入PBN概念，并逐步推广和应用。
rnpar维护程序细节
PBN运行规定
介绍PBN运行的基本规定和要求，包括飞行计划、导航设施、飞行员授权等方面的规定。
RNP和RNAV原理
详细介绍RNP和RNAV的原理和技术，包括航路设计、导航数据库、飞行控制等方面的内容。
rnpar维护要点
介绍rnpar维护的基本要点和要求，包括硬件检查、软件更新、数据备份等方面的内容。
rnpar维护程序实例
案例一
rnpar故障排除
故障现象
某航班在执行RNP程序时，机载导航系统出现故障，无法正常工作。
故障排除
通过检查硬件连接、软件更新和数据备份等步骤，最终排除了故障，保证了航班的正常运行。
案例二
rnpar应用实例
应用场景
某航空公司使用rnpar进行区域导航，提高了航班效率和准确性。

RAIM培训课件

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3
区域导航RNAV:
区域导航（RNAV）是一种导航方式，它可以使航空器在导航信号覆盖范围之内，或在机载导航设备的工作能力范围之内，或二者的组合，沿任意期望的航径飞行。
RNAV要求在95%的飞行时间内必须满足规定的精度。
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4
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5
全球导航卫星系统(GNSS):
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11
谢谢大家！
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此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
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中南局机发明电[2010]27号：关于广州白云机场区域导航（RNAV-1）飞行程序实施情况的报告
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三、GPS RAIM预测网页介绍
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网址： GNSS栏目，用户名和密码：GNSS
如果预测到计划飞行的任何阶段失去RAIM持续超过5分钟，则此飞行应推迟或取消，或者在满足RAIM要求的区域重新拟定飞行计划。驾驶员应评估在GPS导航失效的情况下的导航能力（可能需要飞往备降场）。 (《在航路和终端区执行RNAV1和RNAV2的运行指南》)
关键DME：如果某个DME不可用时，将导致DME/DME不能提供满足航路或程序要求的导航服务，则该DME台被称作关键DME。例如，如果终端区RNAV仪表离场程序和标准进场程序只能使用两个DME，则这两个DME台均为关键 DME。如存在关键DME，应在航图中明确公布。
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二、广州RNAV1执行情况介绍
GPS导航信号的完好性。这种技术是通过检验冗余伪距测量的一致性来实现的。接收机/处理器要执行RAIM功能，除了定位所需的卫星外，还至少需要接收到另外一颗具有合适几何构型的卫星信号。E（D/D）RNAV：通过至少两个DME台来确定航空器位置的区域导航。

简析PBN(基于性能的导航)运行

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。

导航系统-基于性能的导航PBN

局限性
PBN需要飞行员具备较高的技术水平和经验，同时需要完善的导航数据库支持。
03
导航系统技术
03
导航系统技术
定位技术
01
02
03
卫星定位
通过接收来自GPS、 GLONASS等卫星的信号，确定地面接收点的位置信息。
无线信号定位
利用无线网络信号，如 Wi-Fi、蓝牙等，进行定位。
混合定位
实时通信与监控
pbn导航系统可以实现无人机与控制中心之间的实时通信和监控，确保无人机配送的安全性和可靠性。
无人机配送
飞行路径规划
pbn导航系统可以用于无人机配送的飞行路径规划，确保安全、快速地完成配送任务。
禁飞区管理
通过pbn导航系统，无人机可以自动识别和规避禁飞区，确保合规飞行。
实时通信与监控
详细描述
为了获取高精度地图数据，可以采用多种技术手段，如激光雷达、摄像头、GPS等。同时，应该建立完善的高精度地图数据更新机制，以确保地图数据的实时性和准确性。此外，应该加强高精度地图数据的共享和交换，促进数据资源的整合和利用。
多传感器融合与协同定位
总结词
多传感器融合和协同定位是PBN的关键技术之一，可以提高导航系统的定位精度和可靠性。
实时空域管理
通过人工智能技术，对空域进行实时监控和管理，优化航路安排，提高空域使用效率。
5G通信技术在导航系统中的应用
1 2 3
高带宽数据传输
利用5G通信技术的高带宽特性，实现导航数据的快速传输，提高导航系统的实时性和准确性。
低延迟通信
5G通信技术的低延迟特性，使得导航系统能够实时获取飞行数据和气象信息，为飞行员提供更准确的导航服务。

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对RNAV RNP定义作进一步说明，2007年3月发布PBN (Performance Based Navigation manual)
– 包括2卷
– 概念与实施指南 – 区域导航和所需导航性能实施
– Doc 9613
2007年4月27日，所需导航性能和特殊运行需求研究小组（ RNPSORSG）提出的《PBN手册草案》由ICAO发出国家级信件向各缔约国确认。
2018年10月30日
导航系统
5
区域导航—基于性能的导航（PBN）
向PBN过渡
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导航系统
6
区域导航—基于性能的导航（PBN）
PBN要素
导航规范
描述沿特定区域导航所需的性能要求，作为民航当局适航和运行批准的基础。 RNAV+RNP
导航基础设施
用于支持每种导航规范的导航基础设施。星基系统+陆基导航台
数据格式
Surveyor/ Designer Heinz 57 Varieties Airborne RNAV System
Packed Data
Civil Aviation Authority
Avionics Manufacturer/ Data Packer
Paper EAIP EAD AIP Data House
区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航）
RNP的问题
ICAO Doc 9613, Manual on Required Navigation Performance 第二版 1999出版但是 RNP概念持续发展并出现了一些不同的理解 RTCA/EUROCAE 定义了性能和功能要求
导航数据库的相关者
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
PBN的实施—确定需求
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
PBN的实施—导航规范的选择
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
PBN的实施—计划并实施
将来RNP还有可能有其它的功能要求，如：垂直RNP，4D功能。
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航规范
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航规范
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航规范（RNP机载监视与告警）
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航应用
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航设施
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
PBN
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
ARINC 424
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
数据质量
安全的RNAV 应用依赖于导航数据输入问题=输出问题需要最开始的数据是精确的并有足够的精度需要确保数据在整个数据链中的完好性
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
RNAV ：不具备机载性能监控和告警功能。
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航规范功能要求
持续指示飞机相对航迹的位置，在ND上显示给机组。显示相对激活航路点的距离和方位显示到激活航路点的地速或时间导航数据存储功能 RNAV的故障指示，包括传感器
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
基于性能的导航
随着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，国际民航组织（ICAO）提出了“基于性能的导航（PBN）”概念。 PBN是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，对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。 ICAO第36届大会决议中指出“各缔约国应在2009年完成PBN实施计划，确保在2016年之前，以全球一致和协调的方式过渡到PBN运行”。
未来
RNP 4 RNP/RNAV
无安全性、效率低、成本高、概念混乱
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
PBN背景
重新审核与重新定义RNP、RNAV ICAO RNP 特别运行需求研究委员会（RNP SORSG-Required Navigation Performance Special Operations Requirements Study Group)
Boeing & Airbus出现了根据不同版本RNP的设备
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
RNP问题
B-RNAV P-RNAV US-RNAV RNP10 Europe US Boeing
现在
Australia
RNP
China Airbus Canada Japan South America
导航应用
将导航规范和导航设施结合在航路/终端区/进近运行的实际应用。 RNAV/RNP航路/标准仪表进离场程序/进近程序等
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导航系统
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区域导航—基于性能的导航（PBN）
导航规范
RNP/RNAV X -X代表导航精度值
例如：RNP-1表示在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。
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