基于性能导航(PBN)浅析

摘 要：基于性能的导航（PBN）是近年来国际民航界发展的一项航行新技术，是国际民航组织（ICAO）在整合各国区域导航（RNAV）和所需性能导航（RNP）运行实践和技术标准的基础上，推出的一种新型运行概念，涵盖了从起飞和进近着陆、航路到终端区的所有飞行阶段。作为我国建设新一代航空运输系统的核心技术之一，基于性能导航的实施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民航的机载设备、机场建设、飞行运行、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、减少地面设施投入、增加空域容量和节能减排等具有积极作用。

传统的航路是基于地面导航设施逐个连接各导航点而成的，确保航空器能够依靠导航台的无线电信号向台或背台飞行。随着航空运输的持续发展，传统航路的局限性日渐严重。航空电子技术的不断发展使航空器机载设备不断更新，导航精度也不断提高，这就促使了新一代导航技术的产生。这种导航技术不依赖于地基导航设备，可以使航空器在任意两点之间精确飞行，这就是区域导航的概念。应用区域导航技术，能够提高空域容量，提高空域运行效率，减少飞行延误，减轻管制员和飞行员工作负荷。

早期的区域导航系统采用与传统的地基航路和程序相似的方式，通过分析和飞行测试确定所需的区域导航系统及性能。对于陆地区域导航运行，最初的系统采用V0R和DME来进行定位。在不断的实践中，这样的新技术已逐步通过了开发、评估和认证。基于此，国际民航组织在附件1l《空中交服务》和《航空器运行手册》（D0C 8168）中提出了区域导航设计的概念。区域导航（RNAV）是一种导航方式，它可以使航空器在导航信号覆盖范围之内，或在机载自备导航设备的工作范围内，或二者的组合，沿任意期望的航迹飞行，即RNAV系统能够使用多种导航源信号来自动确定航空器位置，建立期望的飞行航迹并为航空器向下一航路点飞行提供航迹引导。与传统导航方式相比，RNAV系统不需要航空器沿无线电信号向台或背台飞行，能够充分利用机载设备的能力，提高运行安全和效益。所需导航性能（RNP）是对指定空域内运行所需要的导航性能精度的描述RNP类型。RNP数值根据航空器至少有95%的飞行时间能够达到预计导航性能精度的数值来确定，与RNAV概念结合，能够提高运行安全水平和导航精度。RNP系统不仅对航空器机载导航设备有要求，对支持相应类型空域的导航设施的精度也有一定要求。RNAV和RNP系统关键的不同在于，RNAV标准不包括机载设备的监视和告警的性能要求，RNP标准则包含这样的性能要求。

基于性能导航（PBN）规定了区域导航（RNAV）系统内航空器沿ATS航路、仪表进近程序飞行时的性能要求，是通过空域运行所需的精度来确定的。PBN运行的两个基本要素是导航标准和导航设施。导航标准是在已定义的空域概念下对航空器和机组人员提出的一系列要求，定义了区域导航系统所需要的性能及具体的功能要求。PBN的概念体现了导航方式从基于导航源到基于性能导航的转变，导航标准不仅定义了性能要求，同时也定义了导航源和设备的选择方式，能够对运行者提供具体的实施指导。与传统的导航方式相比，PBN的优势主要体现在以下几个方面： （1）降低传统航路与程序所需的维护投入和运行成本；（2）避免频繁投资特定导航源的运行方式。例如，卫星导航服务的发展有助于增强区域导航系统的连续性和多样性， 由于SBAS、GBAS和GRAS应用的不断发展，最初基本的GNSS设备就需要不断改进，需要不断的投资；（3）提供更有效的空域运行，增加终端区内进离场程序定位点，提高了终端区交通流量；（4）明确RNAV系统的运行方式；（5）在全球范围内提供统一的导航标准。

但是，任何的新事物都有两面性，新事物的推广总会伴随着这样或者那样的问题，PBN的推广也不例外，问题主要体现在以下方面：

1）过度依赖GPS系统。虽然目前欧洲、日本、中国都在发展自己的星基导航系统，但是目前成熟可用的是美国的GPS系统，虽然GPS系统的安全性和稳定性比较高，但是一旦该系统出现问题，有限的空域就不能满足航班流量的需求。

2）统一地理坐标系，降低国防安全水平。由于广泛采用星基导航，必需将更改我国的坐标基准，全面采用84坐标系。这一坐标系的实行会使国内地理坐标更清晰的被掌握，同时由于区域导航航路点的设立可能会涉及国家机密性地理位置，对国防安全产生威胁。

3）全面推广过程中，培训任务巨大。新的导航方式出现，涉及飞行员、管制员、签派员、情报员、性能人员、机务人员等等，培训范围非常大，对于全民航展开培训造成困难。以上人员由了解、掌握到熟练运用需要一个过程，在过渡期内会对运行产生影响。

4）机队中机载设备改装工作巨大。目前国内机型种类繁多，机载导航设备水平也有所不同，运行种类的复杂性增加了飞行运行的难度。这就更要求我们要从实际出发，科学决策，整体规划，逐步实施。

5）PBN终端区程序的设计、航路的规划以及试飞工作的进行工程量巨大。面对新的导航方式，终端区进离场程序、航路都需要重新设计，而且要经过严格的试飞验证，运行审定与批准，以及监督和后续的检查。这些都决定了PBN的全面实施要经过一个很漫长的过渡期。

PBN是未来民航导航发展的目标，指导了未来民航导航发展的大方向。分析与研究PBN导航系统的性能及其特征，能够为PBN运行和民航生产运输提供技术支持和帮助。

参考文献：

[1] 黄晋；高浩然；戴巨星；； 基于性能的导航（PBN）对我国民航进近方式发展影响的研究[J]；武汉理工大学学报（交通科学与工程版）；2011年04期。

[2] 黄卫芳；浅谈基于性能导航（PBN）[J]；空中交通管理；2007年07期。

[3]徐颢；性能基导航（PBN）概念浅析[J]；中国民用航空；2008年09期。