导航系统-基于性能的导航PBN汇总
让我们来减少延误！PBN技术介绍
让我们来减少延误！PBN技术介绍现在天上的飞机越来越多，⼤家坐飞机的时候⼀定都很好奇，飞⾏员是怎么知道飞机在往哪⾥飞的呢？会不会飞错路啊！要解决这个问题，飞⾏员就需要知道飞机在哪⾥？要飞的航路在哪⾥？今天就让我们⼀起来聊聊飞机导航的发展历史和最新的⾼⼤上的PBN技术。
飞机的定位飞机在天上，我们怎么知道飞机的位置呢？⼀般我们通过⽬视领航和仪表领航。
⽬视领航在航空业发展的早期，飞机导航完全靠飞⾏员的⼀双好眼睛。
依靠地⾯标志和地图去认路，此时飞机不能飞得太⾼，驾驶员必须⽤双眼盯住地⾯，搜索标志物。
例如塔、铁路、河流等。
仪表领航由于⽬视领航的局限性，⼈们⼜发明了⽤其它辅助设备来帮助飞⾏员定位飞机位置。
传统的⽅法是在地⾯建⽴导航台，利⽤导航台发射的⽆线电信号来计算飞机位置。
后来⼜出现了惯性领航设备和卫星领航设备⼩⽯榴那我们怎么来确定飞机需要飞⾏的航路在哪⾥？如下图，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。
马丁通过导航台定位通过导航台定位但是传统导航由于利⽤的是地⾯导航台的信号，所以航路和飞⾏程序受导航台的分布和设备种类的限制和制约，同时地⾯导航台的精度也不⾼。
由此传统导航对空域的需求⾼，管制员的⼯作负荷⼤。
为解决⽇益增长的空中交通流量，缓解延误，国际民航组织提出了”基于性能导航”PBN的概念P B N基于性能的导航（PBN）什么叫PBN？基于性能的导航（PBN）是指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。
PBN包含两类基本导航规范：区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）相⽐区域导航（RNAV），所需导航性能（RNP）还需要具备机载导航性能的监控和告警能⼒。
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，或在机载⾃备导航设备的⼯作范围内，或⼆者的组合，沿任意期望的航迹飞⾏。
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。
基于性能的导航PBN知识简介
基于性能的导航PBN知识简介
崔文利
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2018(000)014
【摘要】国际民航组织(ICAO)2008年发布了第三版PBN手册,对世界各国的区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)等概念和标准进行统一.《仪表等级理论考试大纲(飞机、直升机)》里增加了PBN的内容,要求在航空驾驶员理论课程中普及PBN 相关知识.本文在详细研究PBN手册的基础上,对PBN知识点做了总结,以便完成相关知识的普及.
【总页数】2页(P2-3)
【作者】崔文利
【作者单位】珠海中航飞行学校有限公司,珠海 519000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于性能导航（PBN）与传统导航分析比较 [J], 巩文健
2.基于性能的导航（PBN）技术及其在军航空管系统中的应用策略研究 [J], 朱晓辉;张鹏;顾晓东
3.基于性能的导航(PBN)对我国民航进近方式发展影响的研究 [J], 李希宁
4.基于性能的导航(PBN)发展研究 [J], 王倩营
5.基于性能的导航(PBN)发展研究 [J], 魏琦
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RNP(Required Navigation Performance) 所需导航性能
RNP是一种对空域和航路划分的判据，同时它是对进入该 空域或航路飞行的飞机所需导航性能的要求。所需导航性能主 要利用导航性能精度划分空域类型，在实施区域导航和优化的 航路结构上提出要求，将是适应未来空中交通需求、提高空域 容量和飞行效率的积极方法。 RNP：飞机在一个确定的航路、空域或区域内运行时，所 需的导航性能精度。即：在一个概率（我国是95%）上保持的最 大偏差值。对应为在空域中运行的机群至少95%飞行时间内期望 达到的导航性能精度值。 包容度（包容距离）：在占总飞行时间的至少95%的飞行时 间内，发现飞机偏离本应占有位臵的距离。
机载设备标准
ICAO PBN 导航规范规定了飞机所需的CNS(Communication Navigation and Surveillance通信、导航、监视 )能力。航空 运营人有责任确保其飞机安装了民航局规定的满足PBN运行的相 应航空电子设备。
不同PBN 规范下飞机的CNS能力
我国PBN机队能力现状
自主导航设备： 惯性导航系统和惯性基准系统（INS/IRS）。
区域导航的特点
允许在任何两个航路点的之间建立航线，这里的航路点可 以是传统航线结构的导航台，也可以是两个具有经纬度坐标的 点。航路点是脱离导航台址自行定义的，可以是任何地理位臵 的点。
定位方法上，区域导航必须确定出飞机在地球上的绝对位 臵（地理经纬度坐标），也必须将飞行计划转换到航线坐标上， 并计算出前方航路点已飞行的距离或待飞行的距离和航迹的侧 向偏离，这种计算应该在大圆航线上进行。
PBN运行的三个基础要素是导航应用、导航规范和 支持系统运行的导航设施。导航规范是在确定的空域 范围内对航空器和飞行机组提出的一系列的要求，它 定义了实施PBN所需要的性能及具体功能要求，同时也 确定了导航源和设备的选择方式。PBN包含两类基本的 导航规范：区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）
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
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。
空管新技术-PBN
空管新技术-PBN作者：黎奇志来源：《硅谷》2011年第16期摘要：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（RNAV）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。
主要介绍这种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的新型空中交通管理模式。
关键词：基于性能的导航；区域导航；所需导航性能；安全；发展中图分类号：V249.3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820024－010 前言传统导航是利用接收地面导航台信号引导航空器飞行，航路航线和飞行程序受制于导航台分布和设备种类制约且精度有限，导致航空器运行对空域需求大、环境要求高，因此，传统导航概念的技术手段已不能满足中国航空业日益增长对空域的需求，也难以大幅度降低运行成本。
而随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其他先进技术的快速发展，国家民航组织（ICAO）提出了“基于性能的导航（PerformanceBasedNavigation，简称PBN）”概念。
基于性能的导航（PBN）是国际民航组织在整合各国区域导航（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。
1 PBN的概念在航空飞行中，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。
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。
飞行程序设计-第1章 PBN简介
PBN手册内容
VOLI：RNAV和RNP的应用
PART A：PBN概念 PART B：实施指南
VOLII：导航规范
PART A：综述 PART B：RNAV应用实施 PART C：RNV应用实施
BACK
PBN要素 空域概念
Authorization Required AR）
拉萨、林芝、邦达、阿里、玉树、西宁、黄山、 延吉、丽江等高原机场已经使用了RNP AR这种 技术。RNP APCH已经在绵阳机场进行试验验证， 三亚、固原机场正在进行之中 。
2022/3/24
33
RNP 包容度(containment)
飞行控制误差 FTE
PBN基本概念——PBN要素
各飞行阶段的可用导航标准
导航标准
NAVIGATION SPECIFICATION
航路 海洋 / 边远
地区
RNAV 10 (RNP 10)
10
RNAV 5
RNAV 2
RNAV 1
RNP 4
4
Basic-RNP 1
RNP APCH
RNP AR APCH
航路
陆地
5 2 1
飞行阶段
基于地面导航台的飞行向基于空间坐标点的飞行 转变
首先出现在航路飞行，进而出现在终端区和进近 显示了极大的安全和经济价值
基于性能导航的发展历程—— 区域导航
存在问题
–概念术语定义等方面存在严重混淆 –各个国家地区发展的方向存在差异 –各项区域导航性能应用缺乏一致性
基于性能导航的发展历程——PBN的实施背景
• 某特定空域使用的总体目标 • 指战略层 • 空中交通系统所有部分都是实现目标的参与者
PBN概论
• • • •
Course from a fix to a manual termination (FM) Holding/Racetrack to an altitude (HA) Holding/Racetrack to a fix (HF) Holding/Racetrack to a manual termination (HM)
MOCApp
RDH
30 m
50
Zi
Zf
( MOCapp-RDH) / TAN VPA
0
Xzf
(MOC app - 50 ) /TANZ
进近障碍物
复飞障碍物
目视保护面（VSS）
组成
– 基准代码3和4：在跑道入口处的宽度为 300 m ； – 基准代码1和2：在跑道入口处的宽度为 150 m ； – 起点在跑道入口前 60 m； – 终点：VSS面的高度达到OCH处；
最后进近面（FAS）角度和起点的计算
最后 进近点
RDH 超障余度
最后进近保护面FAS
2011-6-26
厦门高崎PBN飞行程序报告
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3.5.4 APV-OAS面的建立及障碍物评估
APV-OAS面由最后进近面（FAS）、水平面 以及复飞面组成，且每个面都有其侧面。
2011-6-26
厦门高崎PBN飞行程序报告
PBN概念组成部分
导航规范
导航应用
• 导航应用是为一条航路、一个程序 和/或规定的空域流量的导航规范 和支持的导航基础设施的应用。
导航设施
• 例如：一条依赖GNSS及DME/DME导 航设施、基于RNAV或RNP规范的SID 或STAR
导航规范
RNAV规范
RNP 规范