浅谈民航PBN实施与发展

1浅谈民航PBN实施与发展CommentsonCAACPBNimplementationanddevelopment张军北京航空航天大学（北京100191）摘要:PBN技术是民航应用的重大进步和技术革新，美国、欧洲、澳大利亚等国家和地区都在积极开展和推动PBN的实施。本文就PBN的内涵与优势、PBN应用分析、中国民航PBN实施规划与现状等进行分析，为我国民航PBN的实施和推广提供参考。关键词:基于性能导航PBN卫星导航北斗一背景为进一步提高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，国际民航组织在整合区域导航RNAV和所需导航性能RNP的概念上，提出新的基于性能导航PBN的概念和运行理念。国际民航组织于2008年发布PBN手册，并要求各缔约国在2016年以前以全球一致和协调的方式过渡到PBN运行，按照既定的进度在航路和终端区实施RNAV和RNP运行，并把具有垂直引导的进近程序（APV）（Baro-VNAV和/或增强的GNSS）作为进近的主要方式或者精密进近的备份程序，到2016年在所有仪表跑道实施APV，满足2014年70%的指标。二PBN的内涵与优势PBN规定了航空器在指定空域范围内或者沿ATS航路、仪表程序飞行的系统性能要求，包括导航的精度、完整性、可用性和所需功能，将航空器的机载设备与卫星导航及其他先进技术相结合，覆盖了从航路、管制终端区到进近着陆的整个飞行阶段，提供了更精确的飞行方法和更高效的空中交通管理模式，PBN的概念的引入体现了航行方式从基于传感器的导航到基于性能导航的转变。以RNAV为例，航空器按照传统的向背台飞行，而是在导航设备信号覆盖满足要求的情况下，机载设备按照设定的航路点实现不完全依赖导航台的“自由”航路飞行。2图1PBN概念示意图PBN充分利用飞机机载设备和性能，使航空器在导航信号覆盖范围内，沿任意期望的路径飞行。相对于传统导航技术，PBN运行的飞行轨迹更为灵活和精确，具备不依赖陆基导航设施、航迹选择灵活、飞行轨迹准确、降低高原和复杂机场运行最低标准、提高航班正常率、减少飞行时间、降低飞机对地面噪音的影响、增加空域容量、降低管制员工作负荷等诸多优势，同时可以减少差错，保证安全，增加飞机的业载。世界各个国家和地区都在大力推动PBN的运行，以美国为例，截止2012年底，已公布200多条PBN航路、400多个机场RNAV进离场程序、2000多个RNPAPCH程序，欧洲和澳大利亚实施了大量基于RNAV5、RNP10、RNP4的航路。三PBN的应用分析PBN技术有利于提高安全水平、降低运行成本、增加空域容量、提高运行效率。通过不同的PBN实施规范，可以确定不同的运行需求，国际民航组织就PBN在航路、终端区和进近给出了多种可选的导航规范供使用，不同航行阶段对于PBN规范的建议如下：1.航路运行方面RNAV2、RNAV5、RNP4、RNP10均可以提供航路运行服务，通过设计平行航路或是灵活的拉直航路可实现减少间隔增加容量的效果。其中RNP4、RNP10规范以GNSS为导航源，适用于飞行量较少、导航设施缺乏的洋区或者偏远地区。RNAV2、RNAV5规范适用于飞行量较大、导航设施较多的繁忙地区，在现行航路40公里宽度范围内，可以划设近距平行或3者编组航路，增加85%的容量。利用PBN技术重新规划全国航路网络，可以“拉直”航路航线，灵活设计出最佳飞行路径，完成民航强国战略任务。2.终端区运行方面RNAV1RNP1规范适用于飞行繁忙终端区，可以提高空域利用效率，减小导航设施需求，缩小航线超障区，建立更多、更灵活的航线，增加终端区运行容量；可以实现点对点直飞，引导精度更高，管制通话量少，管制员可以把更多精力用于调配间隔，有助于加速飞行流量。当前阶段繁忙机场容量不足的问题非常突出，在空域条件难以根本改善情况下，有必要加快、加大繁忙机场PBN强制运行。对于雷达覆盖的机场考虑使用RNAV1终端区程序，对于没有雷达覆盖的机场考虑使用RNP终端区程序。3.进近运行方面RNPAR和RNPAPCH可用于进近运行，其中RNPAPCH进近程序可以有效地提升机场的非精密进近能力，也可以作为ILS进近程序的有效备份，国际民航组织要求所有机场都将建立RNPAPCH程序。RNPAR规范适用于地形或者气象条件复杂、飞行量少或者存在特定限制的机场。林芝机场利用该技术解决了不适航问题，拉萨等机场利用该技术解决了超障、运行标准等问题，大大提升了航班正常性，减少了返航备降等现象。美国华盛顿杜勒斯机场的RNP程序就是由于白宫空中禁区限制，国外还有很多机场由于噪音敏感区域限制而设立了RNP程序。四中国民航PBN实施规划与现状中国民航按照国际民航组织要求，于2009年10月发布了《中国民航PBN路线图》，将PBN实施分为三个阶段，近期（2009-2012）实现PBN重点应用，中期（2013-2016）实现PBN全面应用，远期（2017-2025）实现PBN与CNS/ATM系统整合，成为我国发展“新一代航空运输系统”的重要基石。1.实施规划“十二五”期间，中国民航将分批完成涉及160个机场全部PBN实施工作，同时根据运行需要，在20个“特殊机场”实施RNPAR程序，2013年至2016年，雷达覆盖的机场终端区实施RNAV1运行；无雷达覆盖的机场终端区实施RNP1运行；部分地形复杂机场根据需要实施RNPAR程序；全部机场仪表跑道具备RNP进近能力；在部分机场实施陆基增强着陆系统（GLS）和具有Baro-VNAV的RNP进近。2013至2016年，在哈尔滨—北京—太原—西安—成都—昆明以东航路实施RNAV2运4行，以西地区雷达管制航路实施RNAV2运行，部分非雷达管制航路实施RNP2运行。2017年后，传统航路全面过渡到PBN运行，根据技术发展情况实施更高精度导航规范，持续增强航路网络运行能力。2.实施现状截止2012年底，北京、广州、天津、深圳、武汉、西安等20几个机场实施了RNAV1进离场程序；固原、三亚、绵阳50几个机场实施了RNP进近程序；延吉、西宁、玉树、拉萨等10几个机场实施了要求授权的RNP进近程序。我国主要在西部地区和三亚洋区实施了PBN航路，其中三亚飞行情报区4条航路实施了RNP10运行；西部欧亚航路及其支线、拉萨至阿里航路、西宁至玉树航路实施了RNP4运行。为加强地面设施对PBN运行的支持，已自主研发接收机自主完好性监视RAIM预测系统并免费提供服务，满足GPS终端区主用导航手段的运行要求；开发区域导航地面设施信号评估软件，辅助开展区域导航设备规划评估。五深入开展PBN实施的思考根据我国东西部空域系统具有明显不同特点，东部地区交通流量大、空域拥挤、雷达导航设施完备，可实现多重覆盖，西部地区地形复杂，雷达导航设施信号覆盖不全的特点，为全面推动PBN实施，需做好以下几点：1．东西部并重实施，针对东部陆基设施设备齐备，飞行业务繁忙的特点，新辟PBN平行航路，提高空域容量，缓解航路繁忙；在繁忙终端区强制实施PBN区域导航，提高运行效率和安全余度；对于西部地形负责地区，充分利用PBN的技术优势，解决传统导航不同运行的问题，提高林芝、阿里等复杂机场的超障、运行标准等问题，提升航班正常性，减少返航备降等现象。2．加强同军方的协调，制定和修改相应的程序以满足军民航的空域需求，灵活使用空域，提高空域利用率。3．开展GNSS相关新技术研发，PBN技术的不断推广，将逐步从基于传统的陆基导航运行过渡到将来的基于GNSS的多星座混合运行，在目前PBN运行的机载设备国外生产、导航源为美国GPS的条件下，随着中国国产大飞机项目的进展和中国自主北斗卫星导航系统的建设完成，有必要提前开展相关自主卫星导航国际技术标准、机载设备、多星座兼容运行等方面的研究工作。4．加强空管、机场、航空公司等各方密切联合，空管系统开展PBN程序、PBN航路5规划，管制员培训工作；航空公司开展航空器加改装和飞行人员培训力度，提高航班PBN程序实施能力和实际执行率；机场公司加强协调，利用机场新改扩建等时机推进PBN应用。只有各方密切协同形成合力，才能按计划落实PBN实施任务，有效提升空域使用效率，促进航空事业又好又快发展。参考文献[1]中国民航航空局.中国民航基于性能的导航路线图[Z]，2009-10[2]ICAO.PBNManual.FifthEdition,2006[3]吕小平.RNP/RNAV技术应用的效益分析.中国民用航空.2008.4