PBN技术在航空领域中的应用

摘 要：随着民航事业的迅猛发展，空中交通流量与日俱增，传统的陆基导航模式由于对地面导航台的过渡依赖而越来越成为民航运输发展的瓶颈。在此前提下，区域导航技术（RNAV）和所需导航性能（RNP）技术应运而生，并逐渐显示出自身的优势。文章通过对比分析传统导航技术与PBN技术的区别和优劣所在，并系统解释了实施RNAV运行RNP APCH或者RNP AR运行的具体区别，为我国民航领域PBN技术的发展提供研究支持。

关键词：中国民航；PBN技术；区域导航技术（RNAV）；所需导航性能（RNP）

引言

1988年5月，国际民航组织（ICAO）为适应未来航空运输发展需要，针对现行系统的缺点和局限性，提出了新一代航行系统（FANS）的概念。新航行系统是以卫星技术、数据通信技术和计算机技术为基础的通信、导航、监视、空中交通管理（CNS/ATM）系统的简称。导航技术作为新航行系统三大技术之一，其发展水平严重制约着飞行、管制的安全和效率。从2009年底起，为了响应国际民航组织（ICAO）和中国民航局（CAAC）的PBN实施规划，中国的航空公司在某些机场和空域开始陆续实施起RNAV运行RNP APCH或者RNP AR运行等等，这意味着我国民航的PBN序幕已正式拉开。与传统陆基导航模式对比下，实施RNAV，用无线电定位或其他定位方法可以定出飞机的绝对位置（地理坐标）和/或飞机相对于计划航线的位置，从实践和设备上不需飞向或飞越导航台，因而可以由不设导航台的航路点之间的线段连接而成，使得航线编排更加灵活。

1 基本概念

PBN（Performance Based Navigation）：基于性能的导航，是指在相应的导航基础设施下，航空器在制定的空域内或沿航路、仪表飞行程序飞行时，对系统精确性、完好性、可用性、连续性和功能性方面所需达到的性能要求。PBN标志着从基于传感器导航向基于性能导航的转变。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。导航规范是指在特定的区域内对航空器和飞行机组提出的要求，它定义了实施PBN所需用的性能和具体功能要求，同时确定了导航源和设备的选择方式。

PBN包括两类基本的导航规范，即区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）。

RNAV（Area Navigation）：区域导航，被定义为“一种导航方式，允许航空器在地面导航设备覆盖范围内，或在机载自主导航设备的工作范围之内，或者二者的组合，沿任一期望的航径飞行。”RNAV系统可以作为飞行管理系统（FMS）的一部分。这就摆脱了常规航路和常规程序中航空器必须飞越导航设备上空的限制，使飞行更灵活、高效。

RNP（Required Navigation Performance）：所需导航性能，是指特定空域内运行所必需的导航性能的声明。RNP实质上是具有机载导航性能监视和告警能力（OPMA）的RNAV，它的一个关键要素就是通过机载导航系统和驾驶员的配合，监视航空器的导航系统是否达到了导航性能的要求，使驾驶员明确是否达到了运行要求。

2 PBN的优势

第一，PBN运行的飞行轨迹比采用传统导航技术更为灵活和精确。PBN就是使航空器在导航信号覆盖范围之内，充分利用了现代飞机的机载设备和性能，沿任意期望的路径飞行。

第二，PBN的引入体现了航行方式从基于传感器导航到基于性能导航的转变。航空器导航能力的发展，能使航空器从依靠单一的传感器的导航发展到充分利用航空器机载计算机的能力整合了多种导航手段，从而根据自身需要优选使用的性能导航。它根据在特定运行或空域所要求达到的准确性、完好性、可用性、持续性以及相应功能来确定航空器的RNP系统性能要求。

第三，PBN体现了优越的灵活性、准确性和安全性。PBN不依赖于陆基导航设备，航迹选择灵活，飞行航迹准确；降低高原和复杂机场运行最低标准，提高了航班的正常率；减少了飞行时间、节约油量；降低飞机对地面的噪音影响，增加了空域容量；减少飞行员的操作动作，减少差错，减少陆空通话次数，提高了飞行安全。

3 RNAV和RNP的应用领域

RNAV区域导航的导航源为GNSS和DME/DME，它的优点是可以沿着任意期望的路径飞行，机载设备要求低。缺点是需要二次雷达监视，只能引导到FAF点需要地面导航台站完成最后进近。RNP所需导航性能可以不依靠外部设备，独立完成离场、进近、复飞的所有阶段，导航源为GNSS。RNP与RNAV的主要区别为RNP具有机载性能监控和告警（OPMA），而RNAV则没有。由于RNAV无告警系统，因此运行需要监视雷达。

RNP还包括RNP APCH和RNP AR。RNP APCH一般为公共程序，最小精度只能到RNP0.3而RNP AR一般为特殊程序，最小精度可以到RNP0.1，并且可以在转弯段中飞RF航段（固定半径转弯）。最后进近航段可以进行弯曲进近，因此主要应用于地形复杂机场。

RNP APCH需要飞机具备双套GPS接收机、双套ND显示。RNP AR则需要飞机具备双套GPS接收机、双套ND显示、双套飞行管理计算机、双套MCDU、双套惯导设备、双套自动驾驶仪、双套增强型近地警告系统以及双套与自动驾驶仪交连的气压高度表。

4 RNP APCH和PNP AR在实际运行当中的注意事项

（1）实施RNP APCH和PNP AR运行的相关人员都必须经过RNP课程培训。

（2）需注意实施RNP APCH和PNP AR运行MEL均有相应特殊标注。

（3）实施RNP APCH和PNP AR运行飞机的放行人员都必须经过RNP授权。

（4）实施RNP AR运行（RNP运行本站和起飞前一站）都必须完成RNP附加工作单，而实施RNP APCH运行则无RNP附加工作单。

（5）实施RNP APCH和PNP AR运行都需确保地形数据库和导航数据库最新有效。

参考文献

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[2]张健，缪志新.基于性能的导航（PBN）技术本质及应用前景分析[J].中国民用航空，2010，4：57-59.

[3]郝亮.PBN飞行程序特点[J].中国科技信息，2012，8：56-57.

[4]何运成.提高自主创新能力大力推广PBN技术[J].中国民用航空，2012，12：10-11.

作者简介：程琳，女，助理工程师，东航工程技术公司质量审核负责，研究方向：中国民用航空维修。