《现代导航技术与方法》6 基于性能的导航(PBN)

基于性能的导航（PBN）程序运行优势的思考随着区域导航(简称RNAV)技术的逐渐推广使用和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，近年来，国际民航组织(ICAO)提出了，“基于性能的导航(PBN) ”概念。

此项技术的实施必将使航空业在保证飞行安全、扩大系统容量、提高运行效率、实现机场和空域使用效率最大化等方面将明显提升。

作为我国建设新一代航空运输系统的核心技术之一，PBN的实施也是实现我国民航强国战略计划中的重要组成部分。

本文通过收集和学习国内外PBN相关资料，分析了PBN的概念以及组成特点，同时以厦门机场为例，通过实际成效证明了PBN程序相较于传统程序的诸多优势。

第六节一、实施背景由于传统导航方式的局限性，使得其已经无法满足当今民航事业的发展要求。

在此背景下国际民航组织（ICAO）在整合世界各国区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出了一种新技术—基于性能的导航（PBN）。

PBN概念源于ICAO定义的“新航行系统”（CNS/ATM）概念，PBN既是一个导航概念，也是一个运行概念。

PBN已被ICAO选定为下一代飞行导航方式，并敦促各签约国进行推广。

PBN的推广具有巨大好处，特别是RNP（AR）、CDO、APV等具有良好的经济效益、安全效益、社会效益等多方面的效益。

积极推广PBN技术，对我国实现从民航大国向民航强国的转变具有重要的意义，将可能成为民航发展新的重要增长点之一。

厦门高崎机场PBN的设计实施走在我国PBN计划的前列。

厦门机场PBN程序从规划设计到正式投入使用历时近2年。

从2012年开始进入PBN程序试运行阶段，现已实现日常运行以PBN程序为主，传统程序为辅的模式。

第七节二、 PBN的三要素及优势PBN基本概念包含了三个组成部分：导航设施（Navigation infrastructure），导航规范（Navigation specification），导航应用（Navigation application）。

序基于性能的导航（PBN）是国际民航组织（ICAO）在整合各国区域导航（RNA V）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。

PBN是飞行运行方式的重大变革，能有效促进民航持续安全，增加空域容量，减少地面导航设施投入，提高节能减排效果，是我国从航空大国向航空强国迈进，建设新一代航空运输系统的核心技术之一。

中国民航局决定按照ICAO的有关要求和亚太地区实施规划，加快这项技术的应用，组织全面实施。

本路线图结合我国实际情况，明确了中国民航从当前到2025年期间实施PBN的政策和总体工作计划，为各利益相关方提供指南，促进全球标准统一和国际合作。

希望有关各方在该路线图的具体实施过程中，提出修正意见，使之不断更新完善，适应中国民航快速发展的需求，并成为中国民航航行新技术发展的标志性规划和国际航空界的蓝图范本。

民航局PBN实施领导小组组长目录1. 背景..................................................................................................................................- 1 -1.1 PBN概念..................................................................................................................- 1 -1.2 作用及优势.............................................................................................................- 2 -1.3 ICAO要求................................................................................................................- 2 -2. PBN实施路线图目的.......................................................................................................- 3 -2.1 明确决策和计划.....................................................................................................- 3 -2.2 帮助沟通和理解.....................................................................................................- 3 -2.3 确立职责和分工.....................................................................................................- 3 -3. 中国民航运输系统..........................................................................................................- 4 -3.1 现状.........................................................................................................................- 4 -3.2 挑战.........................................................................................................................- 4 -3.3 未来发展.................................................................................................................- 6 -4. 实施具体工作..................................................................................................................- 7 -4.1 总体目标.................................................................................................................- 7 -4.2 关键任务.................................................................................................................- 7 -4.2.1 规章标准的制定...........................................................................................- 7 -4.2.2 航路规划和飞行程序设计...........................................................................- 7 -4.2.3 航空运营人运行能力的建立.......................................................................- 8 -4.2.4 宣传与培训...................................................................................................- 8 -4.2.5 国际协调.......................................................................................................- 8 -5. 实施时间表......................................................................................................................- 9 -5.1 近期（2009－2012）.............................................................................................- 9 -5.2 中期（2013－2016）...........................................................................................- 10 -5.3 远期（2017－2025）............................................................................................- 11 -6. 通用航空........................................................................................................................- 12 -6.1 现状.......................................................................................................................- 12 -6.2 发展策略...............................................................................................................- 13 -7. 航空器能力....................................................................................................................- 14 -7.1 现有机队总体情况...............................................................................................- 14 -7.2 机载设备标准.......................................................................................................- 16 -7.3 机队PBN能力现状...............................................................................................- 16 -7.4 机队改装计划.......................................................................................................- 17 -8. 导航基础设施................................................................................................................- 19 -8.1 现状.......................................................................................................................- 19 -8.1.1 传统导航设施.............................................................................................- 19 -8.1.2 GNSS导航设施............................................................................................- 20 -8.2 GNSS未来发展......................................................................................................- 22 -8.2.1“伽利略”卫星导航系统...........................................................................- 22 -8.2.2 GPS现代化...................................................................................................- 22 -8.2.3 GLONASS现代化.......................................................................................- 22 -8.2.4 “北斗”卫星导航系统..................................................................................- 23 -8.3 导航设施规划策略...............................................................................................- 24 -8.3.1 过渡计划.....................................................................................................- 24 -8.3.2 地基导航设施.............................................................................................- 24 -8.3.3 GNSS导航设施............................................................................................- 24 -9. 安全实施原则................................................................................................................- 25 -10. PBN与其他技术的融合及展望...................................................................................- 26 -10.1 通信技术.............................................................................................................- 26 -10.2 监视技术.............................................................................................................- 26 -10.3 其他进近着陆能力.............................................................................................- 27 -10.3.1 “北斗”终端导航........................................................................................- 27 -10.3.2 有垂直引导的进近(APV)........................................................................- 27 -10.3.3 GBAS着陆系统（GLS）..........................................................................- 27 -11. 路线图的修订..............................................................................................................- 29 - 附件A－PBN导航规范简介..............................................................................................- 30 - 附件B－PBN整体规章标准框架......................................................................................- 32 - 附件C－国际PBN实施整体概况......................................................................................- 33 - 附件D－术语......................................................................................................................- 35 - 致谢.....................................................................................................................................- 38 -1. 背景1.1 PBN概念在航空飞行中，传统导航是利用接收地面导航台信号，通过向台和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与设备种类的制约。

多数机场的进近程序都是在传统导航方法下运行的,包括只提供水平引导的VOR/DME、NDB/DME等非精密进近,以及提供水平和垂直引导的ILS精密进近。

传统导航方法受导航台的束缚和限制,定位方法主要是θ-θ和ρ-θ定位,其定位误差较大。

PBN(Performance-based Navigation,基于性能的导航)：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,对系统精度、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。

PBN运行的导航设施主要是提供全球覆盖、全天候、连续不间断、高精度导航的GNSS(全球导航卫星系统)。

PBN中最重要的两个性能是精度和完好性。

最后进近阶段的PBN运行程序就是RNP(Required Navigation Performance,所需导航性能)进近。

RNP进近主要分为RNP APCH和RNP AR APCH两类。

RNP APCH是基本RNP进近,精度可达0.3nm。

RNP AR APCH程序只能用于RNP APCH程序不能满足的一些特殊需求的情况,需要特殊授权,包括航空器需满足特定要求、机组需进行专门训练等,精度可达0.3~0.1nm。

为了改善GNSS接收机定位精度问题,可利用GNSS增强系统作为RNP进近的主用导航设备,以提高精度、完好性、可用性、连续性等导航性能,满足RNP进近要求。

GNSS增强系统包括ABAS(机载增强系统)、GBAS(地基增强系统)和SBAS(星基增强系统)及混合系统。

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。

RNP导航规范具有机载性能监控和告警功能，RNAV 则不具备。

RVAV和RNP后面所跟的数字代表导航精度值，例如RNP-1导航规范，要求在95％的飞行时间内，航空器位置必须满足标称航迹位置左右前后1海里以内的精度值要求。

基于性能的导航PBN知识简介
崔文利
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2018(000)014
【摘要】国际民航组织(ICAO)2008年发布了第三版PBN手册,对世界各国的区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)等概念和标准进行统一.《仪表等级理论考试大纲(飞机、直升机)》里增加了PBN的内容,要求在航空驾驶员理论课程中普及PBN 相关知识.本文在详细研究PBN手册的基础上,对PBN知识点做了总结,以便完成相关知识的普及.
【总页数】2页(P2-3)
【作者】崔文利
【作者单位】珠海中航飞行学校有限公司,珠海 519000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于性能导航（PBN）与传统导航分析比较 [J], 巩文健
2.基于性能的导航（PBN）技术及其在军航空管系统中的应用策略研究 [J], 朱晓辉;张鹏;顾晓东
3.基于性能的导航(PBN)对我国民航进近方式发展影响的研究 [J], 李希宁
4.基于性能的导航(PBN)发展研究 [J], 王倩营
5.基于性能的导航(PBN)发展研究 [J], 魏琦
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2013年2月第1期现代导航・5・基于性能导航（PBN）技术研究王党卫（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）摘要：本文首先介绍了RNA V、RNP和PBN的概念，以及相互关系，并分析了PBN在国内外的发展概况。

最后，探讨了我国民航在PBN方面的发展需求和技术趋势。

关键词：基于性能导航；区域导航；所需导航性能中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1674-7976-（2013）01-005-06 Research of Performance-Based Navigation TechnologyWANG DangweiAbstract：This paper introduces the concept of RNA V, RNP and PBN and their relationship between them, analyzes its development at home and abroad, and discusses the development needs and the technology trend of the PBN of Chinese civil aviation.Key words: Performance-Based Navigation (PBN); Regional Navigation; Required Navigation Performance (RNP)随着民用航空产业的发展和航班架次的剧增，空中交通流量日益饱和，航路和终端区空域资源趋于紧张。

空域资源的改善无法满足航班流量的增加，现已成为导致航班延误的主要原因之一。

为了进一步提高空域容量利用率和运行效率，满足民用航空运输飞行量不断增加的需求，一种新的航行技术应运而生——基于性能导航技术（Performance Based Navigation，PBN）。

随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（International Civil Aviation Organization，ICAO）提出了PBN的概念，发布了基于性能导航手册（Performance Based Navigation Manual，PBN手册），用以规范区域导航的命名、技术标准，指导各国实施该新技术，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。

PBN（基于性能的导航）利与弊作者：潘立松来源：《硅谷》2012年第17期中国民航业发展速度快,空中交通流量与日俱增,传统的路基导航方式对地面导航台过度依赖,对于空域流量的增加产生瓶颈。

区域导航技术应运而生,并体现出了自身强大的优势。

但各个国家对新的导航方式的应用程度及水平参差不齐,各国的的导航规范和标准各不相同。

为了全面统一规范,阻止概念不断扩张,国际民航组织提出了PBN的概念。

PBN是ICAO(国际民航组织)对各国现有的所需导航性能(RNP)和区域导航(RNAV)运行标准和运行实践进行概括和总结,提出的一种新型导航概念。

它将飞机先进的机载导航设备与卫星导航及其它技术有机的结合起来,涵盖了从航路飞行、终端区运行到进近着陆所有飞行阶段,这种新的导航方式更加有效、安全。

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运行时,对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的具体性能要求。

PBN概念包涵两类基本导航规范,即:区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)。

PBN概念的提出体现了目前导航方式从基于传感器导航向基于性能的导航的过渡的一个趋势。

与传统的导航方式相比,PBN的优势主要体现在以下几个方面:1)优化飞行路径,增加飞机业载,减少飞行时间,节省油量。

由于摆脱了传统的向背台飞行,使得航路走向和航段距离得到优化,从而降低了航程油量消耗,减少起飞机载总油量,进而为业载的增加制造了空间。

这一点对于货机远航程运行尤其明显。

以B747-400F为例由于航路优化每减少飞行时间十分钟,减少航程耗油2吨,同时使得业载能有相应的增加。

为环境带来的效益,将会比燃油效益更大的变化。

燃料储量和环境紧紧相连。

每减少使用一顿燃油就能减少3.16吨的二氧化碳排放到大气中。

随着燃油成本所占总成本比例的增加,加之航空公司之间的市场竞争越来激烈,能降低油耗增加业载这一突出优势,势必会成为各家航空公司积极推行、使用PBN的原动力。

简析PBN（基于性能的导航）运行一、PBN的概念中国民航业发展速度快，空中交通流量与日俱增，传统的路基导航方式对地面导航台过度依赖，对于空域流量的增加产生瓶颈。

区域导航技术应运而生，并体现出了自身强大的优势。

但各个国家对新的导航方式的应用程度及水平参差不齐，各国的的导航规范和标准各不相同。

为了全面统一规范，阻止概念不断扩张，国际民航组织提出了PBN的概念。

PBN——基于性能的导航（performance based navigation）是RNA V和RNP 的总称。

基于性能的导航是国际民航组织（ICAO）在整合各国区域导航（RNA V）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.PBN概念明确了特定空域概念下拟实施的运行，对航空器RNA V系统的精度、完好性、可用性、连续性和功能性等方面的性能要求。

PBN概念标志着由基于传感器导航向PBN的转变。

导航规范中明确了性能要求，以及可选用于满足性能要求的导航传感器和设备。

二、PBN的组成部分及其区别PBN概念包涵两类基本导航规范，即：区域导航（RNA V）和所需导航性能（RNP）。

PBN概念的提出体现了目前导航方式从基于传感器导航向基于性能的导航的过渡的一个趋势。

RNA V（regional area navigation）区域导航：能使航空器在导航设施的有效范围内，或在自备领航设备的领航能力限制内，或二者结合，在任何预定航径上运行的领航方法。

这样就脱离了传统向台与背台飞行飞行方法，可以实现导航区域的自由飞行。

RNA V程序可以采用的导航源包括：INS/IRS、VOR/DME、DME/DME、GNSS。

目前RNA V程序主要用于基础终端区的仪表进场程序与仪表离场程序。

浅谈基于性能导航（PBN）引言近年来，基于性能的导航（PBN），一项新兴技术正在国际民航中广泛推广应用，该技术将先进的民用航空器性能与先进的导航技术,尤其是卫星导航技术结合，使得现行飞行导航更加精确、安全、高效。

分析与研究PBN导航系统的性能及特征，能够为PBN运行和民航的生产运输提供技术上的支持和帮助。

1 PBN飞行程序国内研究现状目前，全世界各国都在依据本国民航现状和技术基础为出发点，开始了组织实施PBN进程的工作，也取得了不同的成果，部分地区的进展可以为中国的PBN实践提供参考和经验。

民航发展迅猛，在新技术方面的应用，普遍认可就是PBN这项新技术的应用。

在我国民航迅猛发展的这些年间，空域改革己被列入“十二五”规划。

空域紧张和流量控制是发展中暴露出的问题，需要通过发展来解决。

PBN这项技术在结合中国的空域状况非常重要，民用航空运输可用的空域资源比较少，这些技术可以帮助我们实现更高精度的导航，使在更狭小的空域范围内实现安全运行和运行有效。

2010年以来，航空公司接到空管部门的流量控制指令越来越频繁。

由流量控制导致的航班延误，己经超过天气因素，成为最主要的延误成因。

一位航空公司的高层表示，该公司今年以来的航班延误中，约有三分之一到一半是由流量控制引起的。

长期以来，全国空域划设成多个管制区，由军方管理，民航只负责管理31条航路及北京首都国际机场的“终端区”和其它机场的“进近区”。

目前，民航可以使用的空域容量仅占全部空域的20%，且近年来几乎没有增加，面对迅猛增长的航线航班数量，民用空域己经严重短缺。

特别是在很多流量很大的机场，往往存在着大量的空军飞行活动和空军设定的空域限制，军民航飞行活动的冲突成为了空域资源紧张的直接原因。

尤其在现阶段全国开始计划推行空域改革的大背景之下，PBN技术的采用将会不同程度的解决部分地区各个机场所面临的空域紧张造成的拥堵和延误甚至是飞行不安全的现象。

2011年，中国民航共有23个机场完成PBN飞行程序的设计和验证试飞工作。

浅谈基于性能导航的实施1概述PBN是ICAO在整合各国RNAV和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。

2007年4月27日，ICAO通过正式信函的形式解释了PBN 概念以及PBN手册，并要求各国实施。

PBN明确了特定空域概念下拟实施的运行对航空器系统的精度、完好性、可用性、连续性和功能性等方面的性能要求，涵盖了从航路、终端区域、起飞、进近和着陆的所有飞行阶段。

PBN包含两类基本的导航规范：RNAV和RNP。

2008年ICAO发布了第三版基于性能的导航（PBN）手册。

国际民航组织要求各缔约国在2009年底前制定PBN实施规划，2016年完成全部实施工作，全球一致地过渡到PBN运行。

2009年我国以国际民航组织的PBN手册为基础，完成了中国民航《基于性能的导航实施路线图》。

该实施路线图将对我国的民航发展产生深远的影响，因此有必要对PBN手册及相关文件进行研究。

本文将根据对PBN的初步研究，结合国内近期的民航发展情况，从PBN的优点和RNAV、RNP APCH/AR的选择等给出一些个人的观点和想法。

2PBN的优点提出PBN这个概念，顾名思义是由传统的基于传感器的导航向基于性能导航的转变。

基于这种概念，在PBN中，首先依据运行要求确定一般导航要求。

然后，运营人评估可选技术和导航方式。

所确定的解决方案，对运营人而言将是一个最具成本效益的方案，但不是作为运行要求的一部分而强加的方案。

只要系统能够提供预期性能，技术的日新月异就不再需要对运行本身进行重新审查。

与传统导航相比，PBN具有以下优点：2.1减少对特定传感器航路、程序和空管雷达的依赖以及维护的需要，降低相关成本例如，移动一个甚高频全向信标（VOR）/测距器（DME）台会影响到数十个程序，因为该VOR/DME可能用于航路、进近和复飞等。

国内目前使用的进近程序通常使用某个VOR/DME台作为初始进近点，假使该地面台出现故障，则必须改用其他可用的进近程序，而如果是PBN运行，只要机载导航性能仍能达到运行要求，则仍可继续使用原进近程序。