PBN技術在銀川河東機場的應用

李云春

【摘 要】論文介紹PBN的概念及組成，對RNAV和RNP概念進行了闡述和比較，進而分析了PBN技術與傳統導航之間的不同，提出了PBN技術的六大優勢，最后根據PBN技術在銀川河東機場的應用現狀，重點介紹和分析了PBN技術在不同飛行階段的作用及優勢。

【Abstract】This paper first introduces the concept and the composition of PBN， and expounded and compared the concepts of RNAV and RNP， then analyzes the differences between PBN technology and traditional navigation， puts forward six advantages of PBN technology ， finally according to the application status of PBN technology in Yinchuan Hedong Airport. This paper introduces and analyzes the function and advantage of PBN technology in different flight phases.

【關鍵詞】基于性能導航（PBN）；區域導航（RNAV）；所需性能導航（RNP）

【Keywords】 PBN； RNAV； RNP

【中圖分類號】F562.6；F274 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0128-02

1 引言

近年來，隨著空中交通流量的不斷增長，航班延誤和空域擁擠日益嚴重，如何合理利用現有空域，提高空域容量、減少航班延誤已成為空管部門亟需解決的問題。隨著科學技術的不斷發展，PBN技術的出現正在解決上述問題。將先進的機載導航設備與以衛星導航為代表的先進導航技術相結合孕育出一種新的導航技術——基于性能導航（PBN），它是國際民航組織整合各國區域導航（RNAV）與所需導航性能（RNP）運行實踐基礎上提出的一種新型運行概念，涵蓋了從航路、終端區到進近著陸的所有飛行階段，主要有精確引導航空器，實施連續穩定下降，改善全天候運行，實現靈活飛行航徑，規避噪音敏感區域，實施平行航路運行等諸多優勢[1]。

2 PBN的概念及組成

PBN是指在為航空器配備適宜的導航基礎設施的情況下，航空器沿航路、儀表程序或特定空域下運行時，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[2]。PBN概念標志著從基于傳感器導航向基于性能導航的轉變。PBN包括導航設施、導航規范和導航應用三個部分。

導航設施包括陸基導航設施和星基導航設施。陸基導航設施包括甚高頻全向信標臺（VOR）和測距儀（DME），星基導航設施包括美國、俄羅斯等國家可用于民用航空的全球衛星導航系統。

PBN包括RNAV和RNP兩個導航規范，組成如圖一所示。

區域導航（RNAV）是一種導航方式，它可以使航空器在導航信號覆蓋范圍之內，或在機載導航設備的能力限制之內，或二者的組合，沿任意期望的路徑飛行，即RNAV能夠使用多種導航源信號來自動確定航空器位置，建立期望的飛行航跡并為航空器下一個航路點飛行提供航跡引導[3]。因此，RNAV運行不受地面導航臺的限制，特別是對高原和山川地區，可以有效克服地理環境、地面導航信號覆蓋范圍、地面導航臺建設等因素的影響，從而優化航路設計的靈活性和空域利用率。

所需性能導航（RNP）是具有機載導航性能監視和告警功能的RNAV，是對指定空域內運行所需要的導航性能精度的描述，RNP數值根據航空器至少有95%的飛行時間能夠達到預計導航性能精度的數值來確定[4]。RNP與RNAV的一個顯著區別是：RNP的機載導航設備具有監視機載導航系統性能的能力，當檢測到航空器所獲得的導航性能數據超出限定范圍時，就會立即告知飛機駕駛員。因此，RNP運行不再需要管制員對航空器的飛行航跡進行實時監控和干預，還可以縮小超障保護區寬度和平行航路間隔，提高了空域使用效率。

導航應用是將導航規范和相關導航設備基礎設施應用于航路、儀表進近程序或特定空域。RNAV應用由RNAV規范來支持，RNP應用由RNP規范來支持。導航應用應詳細描述所需的導航標準以及該導航應用要求的特殊限制條件，并在AIP中有詳細的描述。

3 PBN技術與傳統導航的區別

① PBN技術由多個航路點組成，航路點可以是導航臺、地標位置點和具有經緯度的位置點，飛行時可以按航路點逐點飛行，也可以越點飛行，易于劃設平行航路、進離場分離程序等，達到真正的航路設計隨意性；傳統導航方式的飛行路徑是以導航臺對導航臺飛行或以某導航臺為中心的徑向線或圓弧上背臺或向臺飛行。

② PBN技術通過經緯度坐標對航空器的位置進行描述，而傳統導航是依據航空器相對某導航臺的徑向線和距離對航空器的位置進行描述。

③ PBN技術所使用的導航設備有VOR/DME、DME/DME、GNSS、INS/IRS，傳統導航所使用的導航設備有VOR、DME、NDB，由此可見PBN導航精度遠高于傳統導航。

④ PBN技術包括機載接收機、導航數據庫和飛行管理系統，由飛行管理系統在多種導航源中自動選擇合適的導航源，并進行航空器位置計算；而傳統導航由地面導航臺和機載接收機即可完成。

⑤ PBN技術在不依賴航圖的情況下，通過地理位置坐標準確記錄和描述飛行路徑；而傳統導航的航線記錄和描述一般都需要借助于航圖和明顯地標。

4 PBN技術的主要優勢

4.1 優化航路設計

PBN技術不受地面導航臺的限制，使航路設計更加靈活，不僅縮短了航路的飛行距離和時間，而且減少了飛行油耗、尾氣排放、飛機零部件損耗等各種運行成本，同時提高了運輸效率、航班正常性。

4.2 有效利用空域，增大空域容量

空域和機場的容量是指該空域在一特定時間段內能夠接收的最多數量的航空器架次。PBN技術能夠縮小航空器之間的側向間隔和垂直間隔，因此可以開辟出平行航路和偏置航路等新型航路模式，可以有效增加空域容量。在終端區可以實施平行跑道模式，如獨立平行離場、隔離平行運行、相關平行儀表進近等模式，從而增加空域容量，減少進離場排隊時間[5]。

4.3 簡化駕駛員操作

利用PBN技術設計出的航路和進離場程序是由多個航路點組成，飛行員只需要選擇所飛航線，由自動駕駛儀完成飛行，需要改變航線或直飛時只需要輸入或刪除對應的航路點即可，簡化了飛行員操作。

4.4 減少陸空通話和雷達引導

利用PBN技術設計出的航路和進離場程序簡潔明了，沖突點少，飛行員非常清楚當前位置和下一個航路點，不需要管制員過多的引導，管制員也減少了因為調配沖突而進行的飛行干預，顯著降低了因人為因素可能導致的風險。

4.5 降低建設和維護基礎導航設施成本

傳統導航是依賴于地面導航臺來實現的，而導航臺和基礎設施的建設投資巨大，并且后續人員維護、設備檢查成本也非常巨大。高原和山川地區的導航臺經常會出現信號覆蓋不到或信號丟失的現象，降低了導航精度和連續性，影響了飛行安全。PBN技術應用后，航空器飛行主要以全球衛星導航系統（GNSS）為導航源，不再依賴于地面導航臺，顯著降低了地面導航臺的建設和維護成本。

4.6 規避噪音敏感區，提高環保水平

由于航空器擺脫了傳統導航方式，應用PBN技術可以充分發揮航空器精確導航的性能，使航路走向和航段距離得到優化，不僅可以避開人口密集區，降低航空器噪音給居民帶來的影響，而且可以減少航空器油耗和尾氣排放量。

5 PBN技術在銀川河東機場的應用

5.1 簡介

銀川河東機場周邊分布著多個機場，銀川轄區內及周邊現有運行機場7座，規劃待建機場6座，由此導致銀川管制空域結構非常復雜，飛行限制區、通用機場和傳統導航方式成倍的增加了管制工作的復雜性，限制了飛行流量增長，使空管對空域的需求不斷提高。

為了提高銀川河東機場的空中交通流量和運行效率，改善銀川進近管制空域環境，合理利用現有空域，減少進離場航空器的飛行沖突，銀川進近管制區于2016年3月31日在銀川河東機場進行PBN飛行程序試運行，2016年6月1日正式運行。PBN飛行程序導航規范為RNP1，導航源為GNSS，工作范圍主要在銀川進近管制區內，包括進離場和進近。

5.2 PBN技術在銀川河東機場的應用

根據PBN技術在銀川河東機場的應用情況，本文將從進離場和進近著陸兩個階段進行分析。

5.2.1 PBN技術在進離場程序的應用

銀川進近由于空域結構復雜和限制空域較多，未能進行進離場程序分離設計，只在有限空域內，略增大了三邊、五邊的長度和三邊寬度，并且增設了三條平行四邊。以前軍方有活動時，使用傳統進離場程序調配飛機落地間隔時，需要頻繁的申請機動、等待空域。而PBN技術實施以來，可以通過PBN飛行程序調配四架同時落地的航空器間隔，增加了管制調配余度，減輕了協調工作量[5]。

而PBN飛行程序與傳統程序的飛行航跡有差異，進離場和進近各航段飛行時間不盡相同，沖突點增多。當進離場飛機較多時，有的飛機因條件限制不能執行PBN飛行程序，導致兩種程序混合運行，管制調配難度加大。在PBN飛行程序運行初期，管制員對不同進離場方向、進近方式、不同機型各航段所用時間和飛行沖突點進行統計總結，用于管制調配。

根據表1數據可以看出，銀川河東機場應用PBN技術四個月以來，PBN飛行程序執行架次不斷增長，執行率逐漸上升。未執行PBN飛行程序的原因主要是飛機導航數據庫不全、飛機能力低和機組無資質等情況。隨著PBN飛行程序的正式實施，因航空器導航數據庫不全導致不能執行PBN飛行程序的比例同比減少，飛機能力和機組資質原因導致不能執行PBN飛行程序的占比很小。這些數據表明PBN飛行程序的運行得到了航空公司、機組和管制員的一致認同和肯定。

5.2.2 PBN技術在進近著陸階段的應用

PBN技術在進近著陸階段的優勢主要表現為：PBN技術可以降低落地最低標準，有效避開復雜地形、地面障礙物、噪音敏感區和惡劣天氣，減少了航班備降返航的發生，提高了高原和山川地區機場航班運行的正常性和安全性。

傳統儀表著陸系統（ILS）相比PBN技術而言，受導航臺約束并且航線規劃和設計不夠靈活，但運行標準低、導航精度高、不受溫度限制。考慮到銀川河東機場地形和氣候等因素，本場進近方式仍使用儀表著陸系統（ILS），中間進近（IF）前使用PBN飛行程序，綜合兩種飛行程序的特點，揚長避短，做到優勢互補。

5.2.3 PBN技術的應用效果

由于銀川進近管制空域受限嚴重，傳統程序單一，隨著飛行流量的增加，空域緊張，管制壓力倍增，航空器延誤情況時有發生。而PBN技術的實施，充分利用現有空域，合理規劃進離場程序，不僅緩解了空域緊張，而且大幅減少了陸空通話量，減輕了管制員和飛行員的工作負荷。

6 總結

PBN技術在銀川河東機場的推廣和應用使銀川地區管制運行方式發生了重大變化，對航空器運行、機場建設、導航設施布局以及空域優化起到了深遠的影響，對增加空域容量、降低運營成本、節能減排和降低管制員工作負荷具有積極作用，為在導航基礎設施相對薄弱的西北地區推廣和實施PBN技術奠定了良好的基礎。

【參考文獻】

【1】劉瑞強.PBN技術在昌北機場的應用分析[J].科技廣場，2015（02）：108-111.

【2】國際民用航空組織.基于性能導航（PBN）手冊[K].2008：31.

【3】黎奇志.空管新技術-PBN—基于性能的導航[J].硅谷，2011（08）：24.

【4】徐顥.基于性能導航（PBN）概念淺析[J].中國民用航空，2008（09）：23.

【5】付文勇.中國民航PBN實施現狀最新研究[J].現代經濟信息，2014（08）：377-380.