PBN (基于性能的导航, Performance Based Navigation)

PBN (基于性能的导航, Performance Based Navigation)

1 PBN基本概念

基于性能的导航(PBN)是国际民航组织(ICAO)在整合各国区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)运行实践和技术标准的基础上,提出的一种新型运行概念。它将飞机先进的机载设备与卫星导航及其他先进技术结合起来,涵盖了从航路、终端区到进近着陆的所有飞行阶段,提供了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。国际民航组织在2007年9月第36届大会上正式要求各缔约国在2016年前以全球一致和协调的方式,从传统陆基导航飞行模式完全过渡到PBN。

传统导航时利用接收地面导航台的信号,通过向台和背台飞行实现对航空器的引导,其航路和飞行程序受地面导航台的布局与设备种类的制约,精度有限,现在的运行概念和技术手段不能解决上述问题。随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其它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=Performance BasedNavigation) "概念。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。

PBN较传统程序具有如下优势:
•精确地引导航空器,提高飞行运行安全性;
•提供垂直引导,实施连续稳定的下降程序,减少可控撞地的风险;
•改善全天候运行,保障地形复杂机场运行的安全;
•实现灵活而优化的飞行航径,增加飞机业载,减少飞行时间,节省燃油。


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PBN原型源于RNAV (区域导航)和RNP (所需性能导航)概念。其概念是九十年代初期国际民航组织研究发展新航行系统(FANS)时提出的,最初是应用在跨洋飞行的空域管理和空中交通间隔调配。随着机载导航技术的不断创新,PBN的定义和内涵也在不断变化。国际民航组织在整合已有研究成果的基础上,2008年正式提出了基于性能的导航概念,明确了 RNAV和RNP是两种不同形式的PBN,其应用范围也拓广到了飞行的各个阶段。

2 导航规范
PBN导航规范是支持指定空域内 PBN 运行所需的一组针对航空器和机组人员的要求。
现有两类导航规范:
1. RNP规范 基于区域导航的导航规范,要求性能监视和告警,以前缀RNP 标示,如RNP 4、RNP APCH。
2. RNAV 规范 基于区域导航的导航规范,不要求性能监视和告警,以前缀 RNAV 标示,如 RNAV 5、RNAV 1。


3 区域导航RNAV
区域导航 (RNAV) 是一种很久以前就存在的导航方式,允许航空器在陆基或者星基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,或者同时在这两种情形下,沿任一期望的飞行航径飞行。
注:区域导航包括基于性能导航,以及其他未达到基于性能导航规定的区域导航运行。


4 中国大陆PBN的现状
截至2013年底,中国民航具备PBN 程序的机场共116个,占到全民航机场总数60%。自2013年6月27日起,在A461等航路分别实施RNAV 2/5、RNP 4运行。
2010年1月 广州白云机场 第一个实施区域导航(RNAV)运行
2011年8月 三亚凤凰机场 第一个实施RNP APCH运行
2009年6月 拉萨贡嘎机场 第一个实施RNP AR运行
2012年4月 九寨黄龙机场 第一个实施公共RNP AR运行
九寨黄龙机场RNP AR飞行程序减少了障碍物的处理范围和要求,节约投资约3000万元。该机场RNP AR运行有效解决了单向起降的难题,每年可帮助航空公司降低运行成本近5000万元。
西南地区不再批复不具备RNP能力的航空公司在拉萨、九寨、邦达、林芝、阿里、日喀则六个机场运行。国航、东航、南航、川航、重庆航、海航、西部航、成都航等八家航空公司在九寨机场实施RNP AR运行。
中南地区全面推动三亚等8个机场RNP APCH运行。
西北地区扎实推进在榆林等5个机场实施RNP APCH运行。

5 RNP AR
RNP AR程序是一种特殊授权的程序: AR=Authority Required(官方许可)

RNP AR程序的优势
1. 相比RNP APCH更小保护区,更精确飞行轨迹,从而提高安全性;
2. 灵活避开高大地形,提高运行效益;
3. 挖掘飞机性能潜力,将飞机能力发挥至极限,从而解决实际限制问题;
4. 其他

传统程序、RNP APCH程序的设计依据:
ICAO DOC 8168、9613等
针对所有飞机转弯,爬升,越障、导航等能力均有一系列"统一的"明确的规范要求
RNP AR设计依据:
飞机性能。包括导航能力、飞管系统、适航审定等具体到每个细节的能力,更具"个性化"

RNP AR程序包括特定机型 和 指定机场
因此,RNP AR程序往往是航空公司直接委托制作,针对其公司现运行的某种机型在某一机场运行,属于"私人定制"。

6 进近规范
《基于性能导航手册》为进近运行提供了两类导航规范:RNP进近 (RNP APCH) 和要求授权的RNP进近 (RNP AR APCH)。RNP APCH导航规范旨在满足RNP的总体运行要求,并允许具有基本RNP能力的航空器使用此导航规范,而无需作运行授权。
另外一种导航规范,即RNP AR APCH,可以让更高的导航性能水平,能够更好地应对诸如在充满障碍物的环境中飞入机场时所面临的问题,并可提升空中交通管理 (ATM)。该导航规范要求运营人满足航空器和机组人员方面的其他要求,并从国家管理当局获取运行授权。

固定半径至定位点 (RF) 航段 在设计程序航迹时,使用RF航段可带来更多的灵活性。RF航段可以出现在程序的各个阶段,包括最后航段,如果合适,会在进近图中对RF航段能力的要求作出说明。由于程序设计中可以选择使用或者不使用RF航段,所以必须在运营人授权中特别指出有能力执飞包括有RF航段的各程序。

可将RNP APCH界定为这样一个RNP进近程序,即要求起始、中间和复飞航段 (MAS) 期间的水平总系统误差为+/-1海里,最后进近航段水平总系统误差为±0.3海里。

可将RNP AR APCH界定为要求在进近程序的任何航段上水平总系统误差低达±0.1海里的这样一个RNP进近程序。RNP AR APCH程序也要求应该如《基于性能导航手册》第II卷第6章中所述,保持一特定的垂直精确度。RNP AR程序的垂直基准为着陆跑道入口点 (LTP)。RNP AR APCH标准仅适用于遵守所规定的其他审定、批准和培训要求的那些航空器和运营人。只有在能够保持或改进运行安全,并且可获得大量运行效益时,才公布RNP AR APCH程序。有关RNP AR审定和批准的要求,见《基于性能导航手册》。在使用本手册中所载标准时,RNP值表示与RNP值相关的障碍物保护力度。RNP值用于决定与某一仪表程序所覆盖某一航段相关的保护区的区域半宽度值 (以海里表示)。


http://www.caac.gov.cn/dev/fbs/xjsyy/201110/P020111010539500077595.pdf

http://www.google.com/patents/CN102867073A?cl=zh

http://www.jasma.jp/reports.html

http://polar-rte.way-nifty.com/blog/2013/02/ifr-ebeb.html

http://www1.hl.gov.tw/webplaw/data/%E9%99%84%E4%BB%B6%E5%8D%81%E4%BA%94%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%B0%8E%E8%88%AA%E4%BD%9C%E6%A5%AD%E8%A6%8F%E5%AE%9A.htm

http://www.icao.int/Meetings/PBN-Symposium/Documents/9905_cons_zh.pdf

http://www.chinarma.cn/

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