PBN探讨与研究

张爽

民航珠海空管站广东珠海519040

摘要

基于性能导航(PBN)的应用和推广将对我国民航的飞行运行、机载设备、机场建设、导航设施布局和空域使用产生重大影响，对有效促进民航持续安全、提高飞行品质、增加空域容量、减少地面设施投入和节能减排等具有积极作用。

关键词基于性能导航（PBN）；发展现状；内容

引言

近年来，基于性能的导航（PBN），一项新兴技术正在国际民航中广泛推广应用，该技术将先进的民用航空器性能与先进的导航技术,尤其是卫星导航技术结合，使得现行飞行导航更加精确、安全、高效。分析与研究PBN导航系统的性能及特征，能够为PBN运行和民航的生产运输提供技术上的支持和帮助。

1PBN飞行程序国内研究现状

目前，全世界各国都在依据本国民航现状和技术基础为出发点，开始了组织实施PBN进程的工作，也取得了不同的成果，部分地区的进展可以为中国的PBN实践提供参考和经验。

民航发展迅猛，在新技术方面的应用，普遍认可就是PBN这项新技术的应用。在我国民航迅猛发展的这些年间，空域改革己被列入“十二五”规划。空域紧张和流量控制是发展中暴露出的问题，需要通过发展来解决。PBN这项技术在结合中国的空域状况非常重要，民用航空运输可用的空域资源比较少，这些技术可以帮助我们实现更高精度的导航，使在更狭小的空域范围内实现安全运行和运行有效。2010年以来，航空公司接到空管部门的流量控制指令越来越频繁。由流量控制导致的航班延误，己经超过天气因素，成为最主要的延误成因。一位航空公司的高层表示，该公司今年以来的航班延误中，约有三分之一到一半是由流量控制引起的。长期以来，全国空域划设成多个管制区，由军方管理，民航只负责管理31条航路及北京首都国际机场的“终端区”和其它机场的“进近区”。目前，民航可以使用的空域容量仅占全部空域的20%，且近年来几乎没有增加，面对迅猛增长的航线航班数量，民用空域己经严重短缺。特别是在很多流量很大的机场，往往存在着大量的空军飞行活动和空军设定的空域限制，军民航飞行活动的冲突成为了空域资源紧张的直接原因。尤其在现阶段全国开始计划推行空域改革的大背景之下，PBN技术的采用将会不同程度的解决部分地区各个机场所面临的空域紧张造成的拥堵和延误甚至是飞行不安全的现象。

2011年，中国民航共有23个机场完成PBN飞行程序的设计和验证试飞工作。国内大流量的中枢机场己经全部完成PBN飞行程序的设计和验证试飞。民航局拟定的第一批PBN设计的机场己经全部完工，第二批和第三批也己部分完成，其余都在计划和完善当中。民航局空管局和各大地区空管局也成立了专门的程序设计办公室和PBN工作小组加大力度在全国范围内完成技术过渡。部分地区民航单位成立了公司专门进行PBN的设计和运行实施，可以说PBN这项新技术的应用己经开始逐步由政策化转向产业化，与国际接轨。

2基于性能导航的内容

2.1导航规范

导航规范是各国制定适航和运行审批材料的基础。导航规范会详细说明RNAV系统在精度、完好性、可用性和连续性方面所要求的性能；RNAV系统必须具备哪些导航功能；那些导航传感器必须整合到RNAV系统，以及对机组人员有哪些要求。

导航规范可以是RNP规范，也可以是RNAV规范。RNP规范包含对机载自主性能监视和告警的要求，而RNAV规范不包含此方面的要求。在不同的区域，RNP和RNAV规范的标识是不同的。对于PBN的导航规范，不同的导航规范运用于不同的飞行阶段，如RNAV10用于支持飞行航路阶段RNAV的运行，支持基于海洋或偏远地区空域的纵向最小间隔；RNAV5是一项航路导航规范，也可以用于30海里以外和最低扇区高度以上的标准仪表进场初始阶段；RNAV2用于陆地区域航路、仪表进场和离场阶段使用；RNAV1用于支持在陆地区域航路的RNAV运行，也可用于离场、进场、到最后进近点的进近和复飞阶段；RNP4用于支持飞行航路节段RNAV的运行，支持基于海洋或偏远地区空域的最小纵向间隔；基本的RNP1用于支持离场、进场、到最后进近点和复飞的RNAV应用；RNPAPCH可用于进近的各个阶段。

RNAV和RNP规范都包含导航功能要求，这些导航功能要求基本包括：

1）持续显示航空器位置的功能，航空器位置是相对于驾驶员主视野内的航行显示器航迹而言的；

2）显示至正在使用的航路点距离和方位；

3）显示至正在使用的航路点地速和时间；

4）导航数据存储功能；

5）正确提示RNAV系统，包括传感器的故障。

2.1.1区域导航(RNAV)简介

区域导航(RNAV)是一种导航方法，它要求飞机在导航源信号覆盖范围内，或在自主导航设备的能力限度内，或利用两者的结合，沿任意期望的航路飞行。依靠GNSS或陆基导航台与飞行管理系统(FlightManagementSystem，简称FMS)之间的协作，飞机可以实现任意两个航路点间的直飞，或在两点之间最大限度地选择一条便捷航路，从而使航线编排更加灵活。

上述导航源包括陆基导航设施和星基导航设施，从目前应用的导航系统来看，可以用于RNAV的导航系统包括:惯性导航系统/惯性基准系统((INS/IRS)、甚高频全向信标台/测距仪(VOR/DME)、测距仪/测距仪(DME/DME）、罗兰C系统(LORANC)、全球卫星导航系统（GNSS）。

2.1.2所需性能导航(RNP)简介

所需性能导航(RNP)的定义为:在特定的航路或空域内，装备各种导航系统的飞机在规定安全目标下能够保持在指定轨迹的容许偏差以内的能力，因而同时影响到空域和飞机。RNP概念的关键是利用不同的导航性能要求去定义不同等级的RNP类型。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。

2.1.3区域导航(RNAV)和所需性能导航(RNP)的区别与联系

区域导航(RNAV)和所需性能导航(RNP)的最大区别在于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)，而RNAV则不具备。RNP运行使空域利用得到进一步优化、航路间距和保护区进一步缩小，同时也提高了导航系统的完整性。RNP和RNAV的另一重要区别就是RNP运行可以不依赖雷达了。另外RNP能进行固定半径转弯而RNAV做不到。

RNAV和RNP其实都是源自一个理念一一把更多的飞行安全责任转向空中。这种理念引伸下去就是“自主飞行”，更进一步就是“自由飞行”。RNAV规范和RNP规范都包含了对导航源以及机载导航设备的功能要求，包括:导航数据库存储、显示各航路点的坐标、提供飞机与标称航迹的相对位置的连续指示、显示飞机通过航路点的地速或时间、提供PBN系统故障指示。

PBN是由RNAV和RNP共同组成的。因为PBN是ICAO整合了RNAV和RNP的

概念、技术标准后提出的概念。RNP就是在运行中同时具备了机载监视和告警功能的RNAV。目前在导航过程中，RNAV系统与PNP系统一样可以实现很高的精度，只是RNAV欠缺了RNP的监视、告警的功能。现阶段RNAV将会与RNP共存多年，最终逐步被RNP所取代。

2.2导航设备基础设施

导航设备基础设施指路基或星基导航设备，路基导航设备包括测距仪和甚高频全向无线电信标；星基导航设备包括ICAO附件中所定义的GNSS元素。

2.3导航应用

导航应用是指按照空域概念，对导航规范和相关空中交通服务航路导航设施、仪表进近程序和/或指定空域的使用。其中RNP应用由RNP来支持；RNAV应用由RNAV规范来支持。如GNSS、DME/DME、DME/DME/IRS任意一种导航源都可以满足RNAV1标准，但特定的国家，对于需求满足RNAV1标准的导航设备性能不仅仅依赖于航空器的机载能力，有限的DME设备或GNSS政策因素都可能导致该国对RNAV1标准具有特定的导航设备要求。

小结

基于性能导航（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，它的应用和推广将对我国的飞行运行、机载设备、机场建设、导航设施布局和空域使用产生重大影响，在增加空域容量、减少地面设施投入以及节能减排等方面具有积极作用。