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(shù)與傳統(tǒng)導(dǎo)航之間的不同，提出了PBN技術(shù)的六大優(yōu)勢，最后根據(jù)PBN技術(shù)在銀川河?xùn)|機場的應(yīng)用現(xiàn)狀，重點介紹和分析了PBN技術(shù)在不同飛行階段的作用及優(yōu)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(guān)鍵詞】基于性能導(dǎo)航（PBN）；區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）；所需性能導(dǎo)航（RNP）

【Keywords】 PBN； RNAV； RNP

【中圖分類號】F562.6；F274 【文獻標(biāo)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(yán)重，如何合理利用現(xiàn)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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PBN技術(shù)的出現(xiàn)正在解決上述問題。將先進的機載導(dǎo)航設(shè)備與以衛(wèi)星導(dǎo)航為代表的先進導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合孕育出一種新的導(dǎo)航技術(shù)——基于性能導(dǎo)航（PBN），它是國際民航組織整合各國區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）與所需導(dǎo)航性能（RNP）運行實踐基礎(chǔ)上提出的一種新型運行概念，涵蓋了從航路、終端區(qū)到進近著陸的所有飛行階段，主要有精確引導(dǎo)航空器，實施連續(xù)穩(wěn)定下降，改善全天候運行，實現(xiàn)靈活飛行航徑，規(guī)避噪音敏感區(qū)域，實施平行航路運行等諸多優(yōu)勢[1]。

2 PBN的概念及組成

PBN是指在為航空器配備適宜的導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)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(tǒng)精確性、完好性、可用性、連續(xù)性和功能性方面所需達到的性能要求[2]。PBN概念標(biāo)志著從基于傳感器導(dǎo)航向基于性能導(dǎo)航的轉(zhuǎn)變。PBN包括導(dǎo)航設(shè)施、導(dǎo)航規(guī)范和導(dǎo)航應(yīng)用三個部分。

導(dǎo)航設(shè)施包括陸基導(dǎo)航設(shè)施和星基導(dǎo)航設(shè)施。陸基導(dǎo)航設(shè)施包括甚高頻全向信標(biāo)臺（VOR）和測距儀（DME），星基導(dǎo)航設(shè)施包括美國、俄羅斯等國家可用于民用航空的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

PBN包括RNAV和RNP兩個導(dǎo)航規(guī)范，組成如圖一所示。

區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）是一種導(dǎo)航方式，它可以使航空器在導(dǎo)航信號覆蓋范圍之內(nèi)，或在機載導(dǎo)航設(shè)備的能力限制之內(nèi)，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(dǎo)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(dǎo)[3]。因此，RNAV運行不受地面導(dǎo)航臺的限制，特別是對高原和山川地區(qū)，可以有效克服地理環(huán)境、地面導(dǎo)航信號覆蓋范圍、地面導(dǎo)航臺建設(shè)等因素的影響，從而優(yōu)化航路設(shè)計的靈活性和空域利用率。

所需性能導(dǎo)航（RNP）是具有機載導(dǎo)航性能監(jiān)視和告警功能的RNAV，是對指定空域內(nèi)運行所需要的導(dǎo)航性能精度的描述，RNP數(shù)值根據(jù)航空器至少有95%的飛行時間能夠達到預(yù)計導(dǎo)航性能精度的數(shù)值來確定[4]。RNP與RNAV的一個顯著區(qū)別是：RNP的機載導(dǎo)航設(shè)備具有監(jiān)視機載導(dǎo)航系統(tǒng)性能的能力，當(dāng)檢測到航空器所獲得的導(dǎo)航性能數(shù)據(jù)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(jiān)控和干預(yù)，還可以縮小超障保護區(qū)寬度和平行航路間隔，提高了空域使用效率。

導(dǎo)航應(yīng)用是將導(dǎo)航規(guī)范和相關(guān)導(dǎo)航設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用于航路、儀表進近程序或特定空域。RNAV應(yīng)用由RNAV規(guī)范來支持，RNP應(yīng)用由RNP規(guī)范來支持。導(dǎo)航應(yīng)用應(yīng)詳細描述所需的導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)以及該導(dǎo)航應(yīng)用要求的特殊限制條件，并在AIP中有詳細的描述。

3 PBN技術(shù)與傳統(tǒng)導(dǎo)航的區(qū)別

① PBN技術(shù)由多個航路點組成，航路點可以是導(dǎo)航臺、地標(biāo)位置點和具有經(jīng)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(shè)平行航路、進離場分離程序等，達到真正的航路設(shè)計隨意性；傳統(tǒng)導(dǎo)航方式的飛行路徑是以導(dǎo)航臺對導(dǎo)航臺飛行或以某導(dǎo)航臺為中心的徑向線或圓弧上背臺或向臺飛行。

② PBN技術(shù)通過經(jīng)緯度坐標(biāo)對航空器的位置進行描述，而傳統(tǒng)導(dǎo)航是依據(jù)航空器相對某導(dǎo)航臺的徑向線和距離對航空器的位置進行描述。

③ PBN技術(shù)所使用的導(dǎo)航設(shè)備有VOR/DME、DME/DME、GNSS、INS/IRS，傳統(tǒng)導(dǎo)航所使用的導(dǎo)航設(shè)備有VOR、DME、NDB，由此可見PBN導(dǎo)航精度遠高于傳統(tǒng)導(dǎo)航。

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

⑤ PBN技術(shù)在不依賴航圖的情況下，通過地理位置坐標(biāo)準(zhǔn)確記錄和描述飛行路徑；而傳統(tǒng)導(dǎo)航的航線記錄和描述一般都需要借助于航圖和明顯地標(biāo)。

4 PBN技術(shù)的主要優(yōu)勢

4.1 優(yōu)化航路設(shè)計

PBN技術(shù)不受地面導(dǎo)航臺的限制，使航路設(shè)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(nèi)能夠接收的最多數(shù)量的航空器架次。PBN技術(shù)能夠縮小航空器之間的側(cè)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(qū)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(guān)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(shù)設(shè)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(yīng)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(dǎo)

利用PBN技術(shù)設(shè)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(dāng)前位置和下一個航路點，不需要管制員過多的引導(dǎo)，管制員也減少了因為調(diào)配沖突而進行的飛行干預(yù)，顯著降低了因人為因素可能導(dǎo)致的風(fēng)險。

4.5 降低建設(shè)和維護基礎(chǔ)導(dǎo)航設(shè)施成本

傳統(tǒng)導(dǎo)航是依賴于地面導(dǎo)航臺來實現(xiàn)的，而導(dǎo)航臺和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投資巨大，并且后續(xù)人員維護、設(shè)備檢查成本也非常巨大。高原和山川地區(qū)的導(dǎo)航臺經(jīng)常會出現(xiàn)信號覆蓋不到或信號丟失的現(xiàn)象，降低了導(dǎo)航精度和連續(xù)性，影響了飛行安全。PBN技術(shù)應(yīng)用后，航空器飛行主要以全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）為導(dǎo)航源，不再依賴于地面導(dǎo)航臺，顯著降低了地面導(dǎo)航臺的建設(shè)和維護成本。

4.6 規(guī)避噪音敏感區(qū)，提高環(huán)保水平

由于航空器擺脫了傳統(tǒng)導(dǎo)航方式，應(yīng)用PBN技術(shù)可以充分發(fā)揮航空器精確導(dǎo)航的性能，使航路走向和航段距離得到優(yōu)化，不僅可以避開人口密集區(qū)，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(shù)在銀川河?xùn)|機場的應(yīng)用

5.1 簡介

銀川河?xùn)|機場周邊分布著多個機場，銀川轄區(qū)內(nèi)及周邊現(xiàn)有運行機場7座，規(guī)劃待建機場6座，由此導(dǎo)致銀川管制空域結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，飛行限制區(qū)、通用機場和傳統(tǒng)導(dǎo)航方式成倍的增加了管制工作的復(fù)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?xùn)|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(huán)境，合理利用現(xiàn)有空域，減少進離場航空器的飛行沖突，銀川進近管制區(qū)于2016年3月31日在銀川河?xùn)|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?qū)Ш揭?guī)范為RNP1，導(dǎo)航源為GNSS，工作范圍主要在銀川進近管制區(qū)內(nèi)，包括進離場和進近。

5.2 PBN技術(shù)在銀川河?xùn)|機場的應(yīng)用

根據(jù)PBN技術(shù)在銀川河?xùn)|機場的應(yīng)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(shù)在進離場程序的應(yīng)用

銀川進近由于空域結(jié)構(gòu)復(fù)雜和限制空域較多，未能進行進離場程序分離設(shè)計，只在有限空域內(nèi)，略增大了三邊、五邊的長度和三邊寬度，并且增設(shè)了三條平行四邊。以前軍方有活動時，使用傳統(tǒng)進離場程序調(diào)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(shù)實施以來，可以通過PBN飛行程序調(diào)配四架同時落地的航空器間隔，增加了管制調(diào)配余度，減輕了協(xié)調(diào)工作量[5]。

而PBN飛行程序與傳統(tǒng)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(dāng)進離場飛機較多時，有的飛機因條件限制不能執(zhí)行PBN飛行程序，導(dǎo)致兩種程序混合運行，管制調(diào)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(tǒng)計總結(jié)，用于管制調(diào)配。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可以看出，銀川河?xùn)|機場應(yīng)用PBN技術(shù)四個月以來，PBN飛行程序執(zhí)行架次不斷增長，執(zhí)行率逐漸上升。未執(zhí)行PBN飛行程序的原因主要是飛機導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫不全、飛機能力低和機組無資質(zhì)等情況。隨著PBN飛行程序的正式實施，因航空器導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫不全導(dǎo)致不能執(zhí)行PBN飛行程序的比例同比減少，飛機能力和機組資質(zhì)原因?qū)е虏荒軋?zhí)行PBN飛行程序的占比很小。這些數(shù)據(jù)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(rèn)同和肯定。

5.2.2 PBN技術(shù)在進近著陸階段的應(yīng)用

PBN技術(shù)在進近著陸階段的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：PBN技術(shù)可以降低落地最低標(biāo)準(zhǔn)，有效避開復(fù)雜地形、地面障礙物、噪音敏感區(qū)和惡劣天氣，減少了航班備降返航的發(fā)生，提高了高原和山川地區(qū)機場航班運行的正常性和安全性。

傳統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)（ILS）相比PBN技術(shù)而言，受導(dǎo)航臺約束并且航線規(guī)劃和設(shè)計不夠靈活，但運行標(biāo)準(zhǔn)低、導(dǎo)航精度高、不受溫度限制。考慮到銀川河?xùn)|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(tǒng)（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(yōu)勢互補。

5.2.3 PBN技術(shù)的應(yīng)用效果

由于銀川進近管制空域受限嚴(yán)重，傳統(tǒng)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(fā)生。而PBN技術(shù)的實施，充分利用現(xiàn)有空域，合理規(guī)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(jié)

PBN技術(shù)在銀川河?xùn)|機場的推廣和應(yīng)用使銀川地區(qū)管制運行方式發(fā)生了重大變化，對航空器運行、機場建設(shè)、導(dǎo)航設(shè)施布局以及空域優(yōu)化起到了深遠的影響，對增加空域容量、降低運營成本、節(jié)能減排和降低管制員工作負荷具有積極作用，為在導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)施相對薄弱的西北地區(qū)推廣和實施PBN技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。

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