導(dǎo)航(PBN)技術(shù)與傳統(tǒng)導(dǎo)航的對比分析

孫福君

摘要以性能為基礎(chǔ)的導(dǎo)航技術(shù)是目前國際民航領(lǐng)域發(fā)展的新穎航行技術(shù)之一，這種技術(shù)將高技術(shù)含量的導(dǎo)航技術(shù)和民用航空器性能有機結(jié)合，特別是與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)了從起飛離場至整個飛行環(huán)節(jié)的飛行指導(dǎo)。這是一種安全系數(shù)較高、較精確的一種航空運行方式。PBN可以為民航運輸?shù)陌踩⒏咝始罢c提供充分保障。文章主要對比分析導(dǎo)航技術(shù)和傳統(tǒng)導(dǎo)航之間的不同，以期能為導(dǎo)航技術(shù)的運用提供一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞導(dǎo)航技術(shù)；PBN；傳統(tǒng)導(dǎo)航；對比

中圖分類號：V32 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0004-02

PBN在運行過程中對導(dǎo)航精度、可用性及連續(xù)性有更高的要求，故在導(dǎo)航系統(tǒng)選取、運行的監(jiān)控方面要比傳統(tǒng)導(dǎo)航高很多。并且PBN的程序設(shè)計有一定程度的靈活性，保護區(qū)域?qū)挾刃。沙浞直ＷC高原地帶機場在外部環(huán)境較為惡劣的情況下正常運行。PBN導(dǎo)航技術(shù)和傳統(tǒng)導(dǎo)航相比，最大不同在于導(dǎo)航系統(tǒng)的選用方面，通常而言，傳統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)施無ILS、VOR以及DME等，都是陸基導(dǎo)航系統(tǒng)。

1PBN技術(shù)和傳統(tǒng)導(dǎo)航原理的不同

1）PBN技術(shù)。

PBN運行、導(dǎo)航系統(tǒng)，充分發(fā)揮了現(xiàn)代航空器飛機性能以及導(dǎo)航性能，最大限度確保飛行的安全。它出了保留傳統(tǒng)陸基導(dǎo)航設(shè)施DME、VOR之外，還運用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。而全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)主要包括機載增強系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、星基增強系統(tǒng)以及地基增強系統(tǒng)，在未來還可能包括Compass系統(tǒng)等。它有高精度定位，能夠為航空器提供精確度更高的航跡引導(dǎo)，充分約束總系統(tǒng)誤差，控制導(dǎo)航系統(tǒng)誤差，同時，PBN將衛(wèi)星當(dāng)作導(dǎo)航源，大大降低了地面設(shè)備興建、維護成本，縮減民用航空的運輸成本[1]。此外，因衛(wèi)星導(dǎo)航的空間信號都來源于空中衛(wèi)星，其信號受遮擋概率和地面設(shè)備相比較小，從而增強了導(dǎo)航信號的連續(xù)性、完好性以及可使用性，在確保飛行精度的同時，又大大縮小了飛行保護區(qū)域，增加到達率與流量。

隨著DME、VOR越來越多地應(yīng)用在記載計算裝備、導(dǎo)航上面，產(chǎn)生了RNAV理念且其已經(jīng)得到初步運用。現(xiàn)今的導(dǎo)航技術(shù)設(shè)備除了包括以地面電臺為基礎(chǔ)的陸基設(shè)備，以衛(wèi)星導(dǎo)航為基礎(chǔ)的星基導(dǎo)航設(shè)備植物，同時還通過LORAN、VOR/DME以及GPS等。且近幾年來衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不斷完善，星基系統(tǒng)以高精度、實時性的優(yōu)點可以確保飛機在整個飛行過程中進行連續(xù)、準(zhǔn)確定位[2]。在空域允許條件下，憑借星基系統(tǒng)的多功能，飛機極易在任意兩點之間保持直線飛行，或選擇一條捷徑，依據(jù)飛行航路、衛(wèi)星導(dǎo)航，脫離地面建臺的約束，達到真正的航路設(shè)計隨意性。

2）傳統(tǒng)導(dǎo)航。

傳統(tǒng)導(dǎo)航必須要求在地面設(shè)置很多導(dǎo)航設(shè)施，設(shè)備的修護成本高，且航路的規(guī)劃，飛行流程的構(gòu)建非常困難，且領(lǐng)空領(lǐng)域受到嚴(yán)格限制。如果路基導(dǎo)航設(shè)置在高原地帶、遠(yuǎn)洋地區(qū)，則常常會發(fā)生導(dǎo)航信號覆蓋不全的現(xiàn)象，在某種程度上會降低導(dǎo)航精度，如果較復(fù)雜的環(huán)境，則可能根本無法導(dǎo)航，嚴(yán)重影響到航空器運行及飛行安全。采用傳統(tǒng)導(dǎo)航，必須確保飛機順著已經(jīng)建立起來的航線飛行，在著陸環(huán)節(jié)，需有引導(dǎo)與著陸導(dǎo)航系統(tǒng)、VOR導(dǎo)航以及無線電導(dǎo)航、地標(biāo)/羅盤導(dǎo)航、ADF導(dǎo)航等。其中地標(biāo)導(dǎo)航主要指的是在飛行過程中用航圖和地面進行對照，依據(jù)辨認(rèn)出來的地表判斷飛機的具體位置，然后確定飛行方向，科學(xué)預(yù)測到達目的地的時間的導(dǎo)航。無線電導(dǎo)航是先測得無線電導(dǎo)航臺發(fā)射出的信號相位、頻率參量、具體時間以及幅度，進一步確定導(dǎo)航臺方位、距離差等參數(shù)，進一步確定飛機和導(dǎo)航臺之間的相對位置關(guān)系以達到導(dǎo)航的目的[3]。而用ADF導(dǎo)航，飛行人員需要認(rèn)真分析方位信息、航向信息等確定位置。

采用傳統(tǒng)導(dǎo)航這種方式飛行，飛機只可以根據(jù)地面導(dǎo)航臺的不同路徑線路進行向背臺飛行。因受到向、背導(dǎo)航臺不同飛行方法的限制，飛機的飛行航跡基本固定，在某種程度上限制了終端區(qū)域的飛行容量，以至于不能優(yōu)化導(dǎo)航布局設(shè)施，大大限制了航空運行水平。現(xiàn)階段民航大型的運輸機均配備了IRS、FMS以及GPS等相關(guān)導(dǎo)航準(zhǔn)備，有一定的區(qū)域?qū)Ш焦δ埽膳耐蠈?dǎo)航臺的約束，達到航路點至航路點直飛的目的。但是若一直采用傳統(tǒng)導(dǎo)航方式，則會浪費很多資源。

2PBN技術(shù)和傳統(tǒng)導(dǎo)航比較

1）PBN技術(shù)主要是由航路點至航路點組成，能逐點飛行，也可越過航路點飛行；而傳統(tǒng)導(dǎo)航航路結(jié)構(gòu)主要是由電臺→電臺形成的逐臺飛行，從一個電臺至下一個電臺。

2）PBN導(dǎo)航航空器的絕對位置確定，并用地理坐標(biāo)表示出來，而傳統(tǒng)導(dǎo)航確定的是航空器相對導(dǎo)航臺的相對位置。

3）PBN技術(shù)所依據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)導(dǎo)航精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)導(dǎo)航。

4）在機載設(shè)備配置方面：PBN技術(shù)的RNAV新航行系統(tǒng)確保飛行員不用借助地面導(dǎo)航設(shè)施，只用順著有精確定義的航班飛行痕跡，進行復(fù)雜進港與離港的飛行；而傳統(tǒng)導(dǎo)航用的是單、雙套設(shè)備，精度及可靠性均屬于中等[4]。

5）在機載設(shè)備方面，PBN技術(shù)除了接收機還需憑借飛行管理系統(tǒng)，其能夠接收多種導(dǎo)航源，通過飛行管理進而自動選用合適的導(dǎo)航源。而傳統(tǒng)導(dǎo)航主要是無線電導(dǎo)航接收機，需要借助地面導(dǎo)航臺以及機載接收機就可以完成。PBN技術(shù)的導(dǎo)航設(shè)施、航路機構(gòu)以及機載設(shè)備與傳統(tǒng)導(dǎo)航相比均較先進，且飛行安全系數(shù)高、可取得可觀的經(jīng)濟效益。

3PBN技術(shù)運行要求

1）需要確認(rèn)航空器設(shè)備可滿足RNP或者RNAV運行的一些列性能需求，并提供必要的文件證明。

2）運行PBN的相關(guān)導(dǎo)航系統(tǒng)流程、導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫處理流程必須完善齊備，且可提供各種相關(guān)證明文件。

3）需要對PBN運行過程中的空管人員、機組人員等等各種相關(guān)人員提供相應(yīng)的PBN培訓(xùn)，在PBN導(dǎo)航規(guī)范中規(guī)定RNP、RNAV運行過程中航空器必須具備的各種性能。在PBN的具體運行過程中各種導(dǎo)航規(guī)范都牽涉到側(cè)向精度，而側(cè)向精度主要是用預(yù)期航跡中心線兩側(cè)的海里數(shù)值來表示的，明確要求航空器于95%的時間范圍內(nèi)能夠達到預(yù)期航跡中心線兩側(cè)的精度數(shù)值[5]。

針對航空器的意外誤差，如：空間信號故障、RANV系統(tǒng)故障等，在運行之前可采取相應(yīng)的預(yù)防措施，并做好必要的應(yīng)對方案。通常情況下，航空器的意外誤差未列入機載性能監(jiān)視、告警要求，需采用機組流程、培訓(xùn)以及監(jiān)視探測等各種方法處理。在導(dǎo)航規(guī)范中明確指出航空器需要在相對應(yīng)的PBN運行過程中應(yīng)用導(dǎo)航設(shè)備，并具備相應(yīng)的導(dǎo)航設(shè)施，且在PBN技術(shù)運行之前達到。

4）RNP的提出及應(yīng)用。RNP主要是在RNAV的基礎(chǔ)上提出來的，可同時支持RNAV系統(tǒng)與機載性能監(jiān)控，在運行RNP系統(tǒng)時必須要求可重復(fù)、能夠預(yù)測順著規(guī)劃地面航跡飛行的能力，且穩(wěn)定可靠。在由垂直剖面嘗試垂直引導(dǎo)時，用仰角高度來判斷所需要的垂直航徑。

5）運行PBN技術(shù)之前確保運行流程的完備，并確定導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的處理流程完備。導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫中的全部數(shù)據(jù)通常來自設(shè)備調(diào)整、設(shè)計程序等各個方面，數(shù)據(jù)定義的安全程度主要由數(shù)據(jù)的完好性、分辨率以及精確性去定。而數(shù)據(jù)的完好性主要由從生成至使用的完整航空數(shù)據(jù)鏈而定；數(shù)據(jù)的分辨率主要由最初數(shù)據(jù)生成、后續(xù)處理數(shù)據(jù)之間的所選用的程序決定；數(shù)據(jù)精確性主要是指在數(shù)據(jù)生成期間所采用的處理方式。航空運行人員在將PBN技術(shù)推向市場后，必須保證數(shù)據(jù)的有效性、處理數(shù)據(jù)完備性。并且PBN技術(shù)得到運行還需要相關(guān)操作人員依據(jù)RNAV、RNP的規(guī)定，對機務(wù)人員、飛行人員以及空管人員進行相關(guān)知識的培訓(xùn)。

endprint

4PBN技術(shù)和傳統(tǒng)導(dǎo)航效益比較

采用新的導(dǎo)航技術(shù)，能夠提升導(dǎo)航的靈活性，確保運行更加經(jīng)濟，進一步直接提高航空公司經(jīng)濟效益。

通過實際運行經(jīng)驗可知：

1）導(dǎo)航技術(shù)能夠提升飛行效率，用衛(wèi)星導(dǎo)航，飛機可在任何給定起降點之間自主選擇航線，進而縮減飛行距離，提升空間利用效率。

2）和傳統(tǒng)導(dǎo)航相比，促使飛行員不需要過分依靠地面導(dǎo)航設(shè)施，只需要順著精確定義航跡飛行即可，同時還能做一些較復(fù)雜的進出港飛行動作，大大增強了飛行安全系數(shù)。并且隨著導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用，航路之間的距離會縮小，能在給定空域內(nèi)增加較多容量。

3）導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用達到了節(jié)能減排的目的，其應(yīng)用還能夠提高與之相關(guān)的多方經(jīng)濟效益。比如：工作人員需求較少、耗油量較少、發(fā)動機維護小且保險費較低等[6]。

4）導(dǎo)航技術(shù)提供環(huán)保飛行，在連續(xù)直線短路路徑的條件下下降航路可以降低耗油量，減少肺氣排放量。該技術(shù)的設(shè)計航路方式較為靈活，在某種程度上能夠規(guī)避在噪聲敏感地帶飛行，有一定的環(huán)保效果。

當(dāng)前，我國民航已經(jīng)嘗試著采用PBN技術(shù)，在2007年廣州白云國際機場就成功試飛了導(dǎo)航流程。而在2009年北京終端附近的導(dǎo)航也進入了正式運行階段，運行結(jié)果為飛行路徑非常精確，最大偏離航向數(shù)值≤1.6千米，達到了相關(guān)飛行標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)束語

PBN技術(shù)若在未來正確使用，其不但可以縮短、簡化航班路線，同時還能選用對環(huán)境造成不良影響程度最小的航班路線。未來全世界民航導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展方向即從傳統(tǒng)導(dǎo)航向著PBN技術(shù)過渡，預(yù)計在不遠(yuǎn)的將來，導(dǎo)航的完整性、精確度將提升至更高水平，進一步產(chǎn)生間隔較為密實的平行航線。

參考文獻

[1]陳建偉.區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)在烏魯木齊機場的應(yīng)用[J].空中交通管理，2011，3（02）：113-114.

[2]呂小平.民航空管西部示范工程新技術(shù)應(yīng)用介紹[J].中國民用航空，2009，5（10）：121-122.

[3]周航.北京終端區(qū)區(qū)域?qū)Ш匠绦蛘酵度朐囘\行[J].空中交通管理，2009，6（07）：235-236.

[4]劉明明.中國民航導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].科技信息，2010，4（18）：155-156.

[5]姜越.中國民用航空區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)的應(yīng)用與展望[J].科技風(fēng)，2012，5（06）：166-168.

[6]何光橋.區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）與傳統(tǒng)導(dǎo)航對比分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010，3（02）：98-99.

endprint