PBN技術在航空領域中的應用

摘 要：隨著民航事業的迅猛發展，空中交通流量與日俱增，傳統的陸基導航模式由于對地面導航臺的過渡依賴而越來越成為民航運輸發展的瓶頸。在此前提下，區域導航技術（RNAV）和所需導航性能（RNP）技術應運而生，并逐漸顯示出自身的優勢。文章通過對比分析傳統導航技術與PBN技術的區別和優劣所在，并系統解釋了實施RNAV運行RNP APCH或者RNP AR運行的具體區別，為我國民航領域PBN技術的發展提供研究支持。

關鍵詞：中國民航；PBN技術；區域導航技術（RNAV）；所需導航性能（RNP）

引言

1988年5月，國際民航組織（ICAO）為適應未來航空運輸發展需要，針對現行系統的缺點和局限性，提出了新一代航行系統（FANS）的概念。新航行系統是以衛星技術、數據通信技術和計算機技術為基礎的通信、導航、監視、空中交通管理（CNS/ATM）系統的簡稱。導航技術作為新航行系統三大技術之一，其發展水平嚴重制約著飛行、管制的安全和效率。從2009年底起，為了響應國際民航組織（ICAO）和中國民航局（CAAC）的PBN實施規劃，中國的航空公司在某些機場和空域開始陸續實施起RNAV運行RNP APCH或者RNP AR運行等等，這意味著我國民航的PBN序幕已正式拉開。與傳統陸基導航模式對比下，實施RNAV，用無線電定位或其他定位方法可以定出飛機的絕對位置（地理坐標）和/或飛機相對于計劃航線的位置，從實踐和設備上不需飛向或飛越導航臺，因而可以由不設導航臺的航路點之間的線段連接而成，使得航線編排更加靈活。

1 基本概念

PBN（Performance Based Navigation）：基于性能的導航，是指在相應的導航基礎設施下，航空器在制定的空域內或沿航路、儀表飛行程序飛行時，對系統精確性、完好性、可用性、連續性和功能性方面所需達到的性能要求。PBN標志著從基于傳感器導航向基于性能導航的轉變。PBN運行的三個基礎要素是導航應用、導航規范和支持系統運行的導航設施。導航規范是指在特定的區域內對航空器和飛行機組提出的要求，它定義了實施PBN所需用的性能和具體功能要求，同時確定了導航源和設備的選擇方式。

PBN包括兩類基本的導航規范，即區域導航（RNAV）和所需導航性能（RNP）。

RNAV（Area Navigation）：區域導航，被定義為“一種導航方式，允許航空器在地面導航設備覆蓋范圍內，或在機載自主導航設備的工作范圍之內，或者二者的組合，沿任一期望的航徑飛行。”RNAV系統可以作為飛行管理系統（FMS）的一部分。這就擺脫了常規航路和常規程序中航空器必須飛越導航設備上空的限制，使飛行更靈活、高效。

RNP（Required Navigation Performance）：所需導航性能，是指特定空域內運行所必需的導航性能的聲明。RNP實質上是具有機載導航性能監視和告警能力（OPMA）的RNAV，它的一個關鍵要素就是通過機載導航系統和駕駛員的配合，監視航空器的導航系統是否達到了導航性能的要求，使駕駛員明確是否達到了運行要求。

2 PBN的優勢

第一，PBN運行的飛行軌跡比采用傳統導航技術更為靈活和精確。PBN就是使航空器在導航信號覆蓋范圍之內，充分利用了現代飛機的機載設備和性能，沿任意期望的路徑飛行。

第二，PBN的引入體現了航行方式從基于傳感器導航到基于性能導航的轉變。航空器導航能力的發展，能使航空器從依靠單一的傳感器的導航發展到充分利用航空器機載計算機的能力整合了多種導航手段，從而根據自身需要優選使用的性能導航。它根據在特定運行或空域所要求達到的準確性、完好性、可用性、持續性以及相應功能來確定航空器的RNP系統性能要求。

第三，PBN體現了優越的靈活性、準確性和安全性。PBN不依賴于陸基導航設備，航跡選擇靈活，飛行航跡準確；降低高原和復雜機場運行最低標準，提高了航班的正常率；減少了飛行時間、節約油量；降低飛機對地面的噪音影響，增加了空域容量；減少飛行員的操作動作，減少差錯，減少陸空通話次數，提高了飛行安全。

3 RNAV和RNP的應用領域

RNAV區域導航的導航源為GNSS和DME/DME，它的優點是可以沿著任意期望的路徑飛行，機載設備要求低。缺點是需要二次雷達監視，只能引導到FAF點需要地面導航臺站完成最后進近。RNP所需導航性能可以不依靠外部設備，獨立完成離場、進近、復飛的所有階段，導航源為GNSS。RNP與RNAV的主要區別為RNP具有機載性能監控和告警（OPMA），而RNAV則沒有。由于RNAV無告警系統，因此運行需要監視雷達。

RNP還包括RNP APCH和RNP AR。RNP APCH一般為公共程序，最小精度只能到RNP0.3而RNP AR一般為特殊程序，最小精度可以到RNP0.1，并且可以在轉彎段中飛RF航段（固定半徑轉彎）。最后進近航段可以進行彎曲進近，因此主要應用于地形復雜機場。

RNP APCH需要飛機具備雙套GPS接收機、雙套ND顯示。RNP AR則需要飛機具備雙套GPS接收機、雙套ND顯示、雙套飛行管理計算機、雙套MCDU、雙套慣導設備、雙套自動駕駛儀、雙套增強型近地警告系統以及雙套與自動駕駛儀交連的氣壓高度表。

4 RNP APCH和PNP AR在實際運行當中的注意事項

（1）實施RNP APCH和PNP AR運行的相關人員都必須經過RNP課程培訓。

（2）需注意實施RNP APCH和PNP AR運行MEL均有相應特殊標注。

（3）實施RNP APCH和PNP AR運行飛機的放行人員都必須經過RNP授權。

（4）實施RNP AR運行（RNP運行本站和起飛前一站）都必須完成RNP附加工作單，而實施RNP APCH運行則無RNP附加工作單。

（5）實施RNP APCH和PNP AR運行都需確保地形數據庫和導航數據庫最新有效。

參考文獻

[1]張健，李良.PBN技術的優越性及其在我國的應用現狀[J].中國民用航空，2011，11：57-60.

[2]張健，繆志新.基于性能的導航（PBN）技術本質及應用前景分析[J].中國民用航空，2010，4：57-59.

[3]郝亮.PBN飛行程序特點[J].中國科技信息，2012，8：56-57.

[4]何運成.提高自主創新能力大力推廣PBN技術[J].中國民用航空，2012，12：10-11.

作者簡介：程琳，女，助理工程師，東航工程技術公司質量審核負責，研究方向：中國民用航空維修。