基于性能的导航pbn与机场建设

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1、基于性能的导航（PBN）与机场建设摘要：随着民航的快速发展，航班流量的不断上升，空域资源日渐拥挤，航空器的运行环境日趋困难，基于性能导航（PBN）正是在这一社会需求和技术发展背景下产生的。PBN充分利用当代飞机的全部潜能，按照精确定义的航路飞行，无需依靠地基无线电导航信号，在提高飞行安全、增加空域容量、节能减排等方面有显著的经济和社会价值。本文首先简要介绍了基于性能导航（PBN）的基本定义、组成、作用和意义，详细评述了PBN在国内外的发展现状，重点分析了PBN在美国、欧洲和中国的应用研究现状，并讨论了我国在PBN研究和应用中存在的问题。最后本文还探讨了我国机场建设中的空域规划、管理制度和基础设

2、施建设与基于性能导航（PBN）相结合以共同作用和发展的问题。关键词：基于性能的导航（PBN），RNAV/RNP，机场建设，航行新技术1、基于性能导航（PBN）的基本概念1.1基于性能导航（PBN）的定义在航空飞行中，传统导航是利用地面导航台信号，通过向台或背台飞行实现对航空器的引导，航路划设和终端区飞行程序受地面导航台布局和设备种类的制约，如图1a所示。为进一步提供空域容量和运行效率，满足航空运输飞行量不断增长的需求，新航行技术正亟待被更加系统深入地研究和应用。此外，从全球范围看，现行导航的技术标准并不统一，如航空发达的欧洲和美国对导航的具体技术要求也存在差异，这为全行业规划和发展带来困难。随

3、着航空器机载设备能力的提高以及卫星导航等先进技术的不断发展，国际民航组织(ICAO)提出了“基于性能的导航PBN(PerformanceBasedNavigation)”概念，并已经与各缔约国和有关国际组织达成共识，将PBN作为未来全球导航技术的主要发展方向。基于性能的导航(PBN)是在整合区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)运行实践和技术标准的基础上所提出的一种新型运行概念，如图1所示。PBN是指在相应的导航基础设施条件下，航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时，对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。12航线和程序设计受限制依靠地面导航台信号指示N

4、DB、VOR、DME、ILS人工操作(a)传统程序和导航传统导航设施保护区(c)RNP优化空域的使用(b)RNAV提高了空域效率航路点保护区缩小垂直引导弯曲的航径依靠飞机的能力GNSS,INS,DME/DME飞行管理计算机自动飞行PBN图1PBN概念示意图1.2基于性能导航（PBN）的组成PBN是空域概念的有机组成部分。它与监视、通信和空中交通管理系统协同工作，共同构建了空域的概念。在空域的环境中，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（见图2）。空域概念通讯(C)导航(N)监视(S)空中交通管理(ATM)导航应用基于性能概念导航标准导航基础设施PBN图2空域的概

5、念12基于性能导航概念的三个基本的因素中，导航应用是将导航规范和导航设施结合起来，在航路、终端区、进近或运行区域的实际应用，包括RNAV/RNP航路、标准仪表进离场程序、进近程序等。导航规范是在确定的空域范围内对航空器和飞行机组提出的一系列要求，它定义了实施PBN所需要的性能及具体功能要求，同时也确定了导航源和设备的选择方式。基础设施是用于支持每种导航规范的导航基础设施(如星基系统或陆基导航台)。PBN包含两类基本导航规范是：区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)。基于性能导航（PBN）是从所需导航性能（RNP）演变出来的概念，它明确区分了RNP定义上的差异。ICAO根据是否需要机载导航

6、性能监控与告警，将PBN明确分为RNAV-X与RNP-X两种类型，RNAV-X需要以上两项功能，而RNP-X并不需要。X表明了以海里为单位的在95%（含）以上飞行时间内需要达到的水平导航精度。区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)的基本内容简介如下：（1）区域导航（RNAV）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。RNAV系统可以采用的导航源包括：惯导（INS/IRS）、VOR/DME、DME/DME、LOR

7、ANC、GNSS和FMS。（2）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，能够提高导航精度和运行安全水平。RNP系统不仅对航空器机载导航设备有要求，对支持相应RNP类型空域的导航设施的精度也有一定要求。根据飞行地区的不同和飞行阶段的不同，RNP主要有以下几种类