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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。
空管新技术-PBN作者：黎奇志来源：《硅谷》2011年第16期摘要：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。
主要介绍这种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的新型空中交通管理模式。
关键词：基于性能的导航；区域导航；所需导航性能；安全；发展中图分类号：V249.3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820024－010 前言传统导航是利用接收地面导航台信号引导航空器飞行，航路航线和飞行程序受制于导航台分布和设备种类制约且精度有限，导致航空器运行对空域需求大、环境要求高，因此，传统导航概念的技术手段已不能满足中国航空业日益增长对空域的需求，也难以大幅度降低运行成本。
而随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其他先进技术的快速发展，国家民航组织（ICAO）提出了“基于性能的导航（PerformanceBasedNavigation，简称PBN）”概念。
基于性能的导航（PBN）是国际民航组织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。
1 PBN的概念在航空飞行中，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。
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，国际民航组织提出了“基于性能的导航（PBN）”概念。
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。
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。
基于性能导航（PBN）技术现状及存在问题的分析摘要：基于性能导航（PBN）技术是近年来由国际民航领域开发的一种新型导航技术。
它是国际民航组织(ICAO)在对各个国家区域导航（RNAV）以及所需性能导航（RNP）运行实践、技术标准的基础上引出的一个新的运行概念，涉及到起飞、进近着陆、航路至终端区的全部飞行阶段。
作为中国建设新一代航空运行系统的关键技术之一，基于性能导航的实施是中国民用航空战略规划的重要构成，该项技术的推广应用将对我国民航的发展产生极大影响。
本文着重对基于性能导航（PBN）技术现状及存在问题的分析，以促使不断提升PBN技术的应用水平。
关键词：基于性能导航（PBN）；技术；优势；问题引言随着民航业的发展和航班数量的急剧增加，航空交通流量逐渐趋于饱和，航线和航站区的空域资源也变得越来越紧张。
空域资源的改善不能较好的满足航班交通流量的增加，已成为航班延误的主要诱因之一。
为了不断提高空域容量使用率以及运行效率，更好的满足不断增长的民用航空运输需求，基于性能导航（PBN）技术应运而生。
伴随着航空器机载设备能力的提升和卫星导航等现代化先进技术的逐渐发展，国际民航组织（ICAO）提出了PBN的概念，并发布了基于性能的导航手册（PBN手册），以规范区域导航命名和技术标准，用于对各国对PBN技术的实施进行指导，这项新技术已与缔约国以及有关国际组织取得共识，以实现基于性能导航（PBN）技术当作未来全球导航技术的主要发展方向。
1.基于性能导航（PBN）技术现状基于性能的导航（PBN）技术是中国民航运行过程中采用的新概念，也是全球民航导航系统的重要构成部分。
此类导航技术可分为3个部分：导航规范、基础设施以及导航应用。
导航规范主要指的是中国民用航空运行的基本标准，它指的是某一地区航行的性能要求；基础设施一般为整个导航系统的基本保障，能够为各类导航规范给予设备供应与支持;而导航应用程序则指在用户级所开发的应用程序，用户可以通过应用程序在终端区域应用该技术来执行区域导航以满足自己的需求。
民用航空基于性能的导航摘要基于性能的导航（PBN）的实施成为优化空域结构、扩大空域容量的一个主要途径，本文从阐述PBN中最关键的要素是RNA V和RNP入手，对PBN 给航空飞行带来的好处进行分析。
关键词PBN；RNA V；RNP国际民航组织在整合各国和地区RNA V和RNP运行实践的基础上，提出了PBN的概念和标准，即基于性能的导航，PBN的实施成为优化空域结构、扩大空域容量的一个主要途径。
PBN涵盖了RNA V和RNP的所有技术标准，PBN中最关键的要素也正是RNA V和RNP。
1 区域导航（RNA V）RNA V是一种导航方法，允许飞机在相关导航设施的信号覆盖范围内，或在机载自主导航设备能力限度内，或在两者配合下沿任意期望的航径飞行。
RNA V 要求在95%的飞行时间内必须满足规定的精度。
区域导航不同于传统导航之处在于，它可以确定出飞机的绝对位置（地理坐标），不需要飞机向/背导航台飞行或飞越导航台，因而航线可以由不设导航台的航路点之间的线段连接而成，即允许在航路上定义航路点组成航线，实施逐点飞行。
发展区域导航是为了提供更多的侧向自由度，从而有更多的能完全使用的可用空域。
该导航方式允许航空器不飞经某些导航设施，它有以下几种基本应用：1）在任何给定的起降点之间自主选择航线，以减少飞行距离、提高空间利用率。
2）航空器可在终端区范围内的各种期望的起降航径上飞行，以加速空中交通流量。
RNA V设备是通过下列一种或几种的组合来进行区域导航的：VOR/DME，DME/DME，LORAN，GPS或GNSS，甚低频波束导航系统，INS 或IRS。
RNA V 能快速修改航线结构，且容易满足用户不断变化的要求。
使用RNA V能缩短、简化航线，且如需要的话，能选出对环境影响最小的航线。
2 所需导航性能（RNP）RNP概念是1991、1992年间由FANS委员会向ICAO提出，1994年ICAO 在正式颁布RNP手册（Doc9613-AN/937）中定义RNP为：飞机在一个确定的航路、空域或区域内运行时，所需的导航性能精度。
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。
RNP（required navigation）所需导航性能：是指对指定空域内运行所需要的导航性能精度的描述。
RNP的数值根据航空器至少有95%的飞行时间内能够达到预计导航性能精度的数值来确定。
RNP X中的X表示的就是95%的飞行时间内沿规定航迹所不超出的保护范围的数值。
X用海里表示，如RNP 0.3、RNP 1等。
三、使用PBN技术对中国民航业的益处
1.精确地引导，提高飞行安全
PBN技术不依赖陆基导航设备，航迹选择灵活，飞行航迹准确，可以实现高精度导航，实现对机场周围障碍物的有效避让，提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，降低可控撞地的风险，提高飞行安全水平。
同时也降低了民航管制员的工作负荷，在日益增长的飞行流量下，有效地减少了管制员的通话量，也在安全许可的范围内减少减少飞行员的操作动作，减少差错，保证了飞行的安全。
2.降低高原和复杂机场运行最低标准，提高航班的正常率，减少地面运行和维护成本
我国西部以高原山区居多，地形条件复杂，不少机场没有仪表着陆系统，航路还没有全部实现雷达覆盖，地面辅助导航设备有限，许多（西部）机场没有ILS，若加装地基导航系统会遇到较大困难，一套路基导航设施的减少成本需要上千万元，同时复杂的气象条件和地形条件对安全飞行造成风险，PBN技术不需要建设路基导航设施，不需要急需校验飞行，可以减少地面导航设施的建设和维护成本，以上种种表明引进PBN技术的对高原及复杂机场的迫切性。
3.减少飞行时间，节约油量，增加飞机业载
我国有一部分机场地形条件相对复杂，飞机减载所面临的问题严重，同时也影响航空公司的经济效益。
PBN飞行程序设计不依赖路基导航设备，不受地形遮蔽和导航台信号覆盖范围等不利因素影响。
其飞行程序设计和一发实现应急程序设计非常灵活，可以根据需要，在飞机性能允许的情况下设计“任意”转弯航迹，选择地形最佳的飞行轨迹，引导飞机避开障碍物而不必飞跃障碍物的上空，从而减少飞行时间、节约油量，增加航空公司的飞机业载。
4.使空域的四维管理成为可能
由于民航业的高速发展，在我国中东部地区航路、空域和机场流量已经趋于饱和。
路基导航性能已经不能满足高精度运行要求。
如果提高航路和空域利用率、增大飞行流量，航空器必须依赖高精度导航系统。
卫星导航可以大大提高导航精度。
采用PBN技术可以提高我国空域容量，使空域的四维管理成为可能。
四、目前我国使用PBN技术所面临的困难
1 .过度依赖GPS系统
目前成熟可用的只有美国的GPS系统，PBN运行中所需的GNSS数据备份系统资源匮乏。
尽管GPS系统的安全性和稳定性比较高，但是一旦该系统出现问题，势必会影响较大，同时在战略层面上也是被动的。
2 .全面推广任务艰巨
新的导航方式出现，涉及飞行员、签派员、管制员、情报员、性能人员、机务人员等等，培训范围非常大，对于全民航展开培训造成困难。
以上人员由了解、掌握到熟练应用需要一个过程，在这段过渡期内势必会对运行产生影响。
3.机载设备参差不齐，设备改装工程艰巨
目前国内机型种类繁多，机载导航设备水平参差不齐，尤其是通用航空机队组成非常复杂。
部分机型如MD-11等，由于生产厂商的问题不能对该类设备升级，这就导致在未来数年内必然存在传统导航与PBN导航方式并存的局面。
运行种类的复杂性无非增加了飞行运行的难度。
这就更要求我们要从实际出发，科学决策，整体规划，逐步实施。
4.PBN航路规划及其终端区程序的设计、试飞工程量巨大
建设新一代民用机场体系，机场的建设需要与空域建设同步展开，空中部分尤为重要。
面对新的导航方式，航路、终端区进离场程序都需要重新设计，而且要经过严格的试飞验证，运行审定与批准，以及监督和后续的检查。
巨大的工作量决定了PBN的全面实施要经过一个很漫长的过渡期。
五、对PBN的总结与期望
PBN技术，是民航界的一次历史性的革新，是社会生产力的要求，是通过科学实践而得出的产物，同时也是崭新的新生事物，对待新事物，我们必须以辩证的目光去看待，既不能过分吹嘘，也不能盲目贬低。
PBN对于民航业扩容，提高飞行安全水平，改善民航企业经济效益有正面且深远的意义。
在一系列的困难和阻力面前，希望民航人能够一步一步地去解决，用PBN技术，为我国民航业开创一片光明的未来。
