PBN (基於性能的導航, Performance Based Navigation)

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PBN (基於性能的導航, Performance Based Navigation)

1 PBN基本概念

基於性能的導航(PBN)是國際民航組織(ICAO)在整合各國區域航行(RNAV)和導航性能需求(RNP)運行實踐和技術標準的基礎上,提出的一種新型運行概念。它將飛機先進的機載設備與衛星導航及其他先進技術結合起來,涵蓋了從航路、終端區到進場降落的所有飛行階段,提供了更加精確、安全的飛行方法和更加高效的飛航管理模式。國際民航組織在2007年9月第36屆大會上正式要求各締約國在2016年前以全球一致和協調的方式,從傳統陸基導航飛行模式完全過渡到PBN。

傳統導航時利用接收地面導航台的信號,通過向台和背台飛行實現對航空器的引導,其航路和飛行程序受地面導航台的布局與設備種類的制約,精度有限,現在的運行概念和技術手段不能解決上述問題。隨著機載設備能力的提高以及衛星導航及其它先進技術的不斷發展,國際民航組織(ICAO)提出了"基於性能的導航(PBN=Performance BasedNavigation) "概念。PBN的引入體現了航行方式從基於感測器導航到基於性能導航的轉變。

PBN較傳統程序具有如下優勢:
•精確地引導航空器,提高飛行運行安全性;
•提供垂直引導,實施連續穩定的下降程序,減少可控撞地的風險;
•改善全天候運行,保障地形複雜機場運行的安全;
•實現靈活而優化的飛行航徑,增加飛機業載,減少飛行時間,節省燃油。


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PBN原型源於RNAV (區域航行)和RNP (所需性能導航)概念。其概念是九十年代初期國際民航組織研究發展新航行系統(FANS)時提出的,最初是應用在跨洋飛行的空域管理和飛航間隔調配。隨著機載導航技術的不斷創新,PBN的定義和內涵也在不斷變化。國際民航組織在整合已有研究成果的基礎上,2008年正式提出了基於性能的導航概念,明確了 RNAV和RNP是兩種不同形式的PBN,其應用範圍也拓廣到了飛行的各個階段。

2 導航規範
PBN導航規範是支持指定空域內 PBN 運行所需的一組針對航空器和組員人員的要求。
現有兩類導航規範:
1. RNP規範 基於區域航行的導航規範,要求性能監視和告警,以前綴RNP 標示,如RNP 4、RNP APCH。
2. RNAV 規範 基於區域航行的導航規範,不要求性能監視和告警,以前綴 RNAV 標示,如 RNAV 5、RNAV 1。


3 區域航行RNAV
區域航行 (RNAV) 是一種很久以前就存在的導航方式,允許航空器在陸基或者星基導航設備覆蓋範圍內,或在機載自主導航
設備的工作範圍之內,或者同時在這兩種情形下,沿任一期望的飛行航徑飛行。
註:區域航行包括基於性能導航,以及其他未達到基於性能導航規定的區域航行運行。


4 中國大陸PBN的現狀
截至2013年底,中國民航具備PBN 程序的機場共116個,占到全民航機場總數60%。自2013年6月27日起,在A461等航路分別實施RNAV 2/5、RNP 4運行。
2010年1月 廣州白雲機場 第一個實施區域航行(RNAV)運行
2011年8月 三亞鳳凰機場 第一個實施RNP APCH運行
2009年6月 拉薩貢嘎機場 第一個實施RNP AR運行
2012年4月 九寨黃龍機場 第一個實施公共RNP AR運行
九寨黃龍機場RNP AR飛行程序減少了障礙物的處理範圍和要求,節約投資約3000萬元。該機場RNP AR運行有效解決了單向起降的難題,每年可幫助航空公司降低運行成本近5000萬元。
西南地區不再批覆不具備RNP能力的航空公司在拉薩、九寨、邦達、林芝、阿里、日喀則六個機場運行。國航、東航、南航、川航、重慶航、海航、西部航、成都航等八家航空公司在九寨機場實施RNP AR運行。
中南地區全面推動三亞等8個機場RNP APCH運行。
西北地區紮實推進在榆林等5個機場實施RNP APCH運行。

5 RNP AR
RNP AR程序是一種特殊授權的程序: AR=Authority Required(官方許可)

RNP AR程序的優勢
1. 相比RNP APCH更小保護區,更精確飛行軌跡,從而提高安全性;
2. 靈活避開高大地形,提高運行效益;
3. 挖掘飛機性能潛力,將飛機能力發揮至極限,從而解決實際限制問題;
4. 其他

傳統程序、RNP APCH程序的設計依據:
ICAO DOC 8168、9613等
針對所有飛機轉彎,爬升,越障、導航等能力均有一系列"統一的"明確的規範要求
RNP AR設計依據:
飛機性能。包括導航能力、飛管系統、適航審定等具體到每個細節的能力,更具"個性化"

RNP AR程序包括特定機型 和 指定機場
因此,RNP AR程序往往是航空公司直接委託製作,針對其公司現運行的某種機型在某一機場運行,屬於"私人定製"。

6 進場規範
《基於性能導航手冊》為進場運行提供了兩類導航規範:RNP進場 (RNP APCH) 和要求授權的RNP進場 (RNP AR APCH)。RNP APCH導航規範旨在滿足RNP的總體運行要求,並允許具有基本RNP能力的航空器使用此導航規範,而無需作運行授權。
另外一種導航規範,即RNP AR APCH,可以讓更高的導航性能水平,能夠更好地應對諸如在充滿障礙物的環境中飛入機場時所面臨的問題,並可提升飛航管理 (ATM)。該導航規範要求運營人滿足航空器和組員人員方面的其他要求,並從國家管理機關獲取運行授權。

固定半徑至定位點 (RF) 航段 在設計程序航跡時,使用RF航段可帶來更多的靈活性。RF航段可以出現在程序的各個階段,包括最後航段,如果合適,會在進場圖中對RF航段能力的要求作出說明。由於程序設計中可以選擇使用或者不使用RF航段,所以必須在運營人授權中特別指出有能力執飛包括有RF航段的各程序。

可將RNP APCH界定為這樣一個RNP進場程序,即要求起始、中間和重飛航段 (MAS) 期間的水平總系統誤差為+/-1海里,最後進場航段水平總系統誤差為±0.3海里。

可將RNP AR APCH界定為要求在進場程序的任何航段上水平總系統誤差低達±0.1海里的這樣一個RNP進場程序。RNP AR APCH程序也要求應該如《基於性能導航手冊》第II卷第6章中所述,保持一特定的垂直精確度。RNP AR程序的垂直基準為降落跑道入口點 (LTP)。RNP AR APCH標準僅適用於遵守所規定的其他審定、核准和培訓要求的那些航空器和運營人。只有在能夠保持或改進運行安全,並且可獲得大量運行效益時,才公布RNP AR APCH程序。有關RNP AR審定和核准的要求,見《基於性能導航手冊》。在使用本手冊中所載標準時,RNP值表示與RNP值相關的障礙物保護力度。RNP值用於決定與某一儀器程序所覆蓋某一航段相關的保護區的區域半寬度值 (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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