浅谈基于性能导航(P B N)

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PBN在空域规划与障碍物超障评估方面与传统导航方式相比具有很多优势，主要有： (1)减少传统航路与程序所需的维护及相关费用。例如，VOR台可能用于航路、进近或复飞等程序，迁移一个VOR地面设备可能会影响很多相关的飞行程序，需要很多费用来进行调整； (2)避免频繁投资特定导航源的运行方式。例如，卫星导航服务的发展有助于增强区域导航系统的连续性和多样性， 由于SBAS、GBAS和GRAS应用的不断发展，最初基本的GNSS设备就需要不断改进，需要不断的投资； (3)提供更有效的空域运行(航线安排，燃油率，噪声控制等方面)； (4)明确RNAV系统的运行方式； (5)在全球范围内提供统一的导航标准。

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(二)PBN标准对于洋区、偏远陆地、航路与终端区运行，RNP标准用RNP X来表示，如RNP 4。RNAV标准表示为RNAV x，如RNAV 1。如果两种导航标准采用相同的x值，则用前缀加以区分，如Advanced—RNP 1和Basic—RNP 1。其中，x代表以海里为单位的横向导航精度，要求至少95％的飞行时间内航空器能够在规定的空域、航路或飞行程序范围内运行。导航精度是导航标准的许多性能要求中的一项， 如，RNAV1不仅要求横向INM的导航精度，还包括对机组人员和导航系统需求。由于每种导航标准都定义了特定的性能要求，因此，即使是已经获得RNP标准批准的航空器，也不能自动获得所有RNAV标准的批准。同理，对于已经被批准具有严格精度要求的RNP或RNAV标准的航空器(如RNP 0.3)，也不能自动获得弱一级精度要求导航标准(如RNP4)的批准。例如，被批准基于RNP-1的航空器不能被自动获准具有RNP4的资格。

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值得一提的是，现行RNP10标准与PBN RNP和RNAV标准不一致。RNP10没有包含对导航标准机载性能的监视与告警的要求。为了达到与PBN概念保持一致的目的，RNP10 准将参考RNAV10标准，但运行批准将继续延用 RNAV10。RNAV和RNP标准见图3所示。在未来的空域概念中，RNP标准可能要求在不改变导航精度要求的基础上，附加额外的功能。例如，未来的导航规范可能会包括对垂直RNP和基于时间(4D)能力的要求。

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(三)PBN相关方在空域概念的发展和导航应用的过程中，包含着不同的利益相关方。这些利益相关方包括空域规划人员、程序设计人员、航空器制造商、飞行员、管制员，他们都具有不同的角色和职责，不同阶段，他们对于PBN的概念理解也不同，战略层，空域规划人员和程序设计人员将PBN概念转化为实际的航路间隔、航空器最小间隔和程序设计；同样也在战略层，适航和标准审定部门必须确保航空器和机组都能满足运行需求；战术层，管制员和飞行员将PBN的概念应用到实际运行中。

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PBN概念的相关方在不同的阶段将从不同的方面来应用PBN。从一般意义上说，所有的相关方共同使用了PBN概念的所有要素，但实际上，每一个相关方往往更加趋向于关注PBN概念的某一特殊部分。如，空域规划人员更多地关注导航标准中所需要的导航系统性能，在关心如何实现精度、完好性、持续性和可用性的同时，他们使用所需导航性能标准来确定航路宽度和最小间隔。而程序设计人员在设计仪表飞行程序时，需要采用导航标准中相关的障碍物评估准则，与空域规划人员不同，他们也需要同时关注整个导航标准(主要指性能、功能、导航源)。程序设计人员同样会对导航设施进行特别关注，因为导航设施的覆盖问题会直接关系到仪表飞行程序的设计。飞行员和管制员也不同。作为PBN概念的最终用户，他们更多关注导航应用(包括导航设施和导航标准)。例如，管制员需要知道在指定空域中运行的航空器使用的是哪种导航源(也就是说RNAV1标准可以采用GNSS、DME／DME／IRU和／或DME／DME)，从而掌握如果一个导航设施的失效可能对运行所产生的影响，保证在这些航路上运行的航空器保持间隔。而飞行员关注的是确保航空器沿着程序设计人员和空域规划人员设计的航路运行。

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PBN概念中的所有用户都与安全运行紧密相关。空域规划人员、程序设计人员、航空器制造商以及空中导航服务商都必须确保空域概念中与他们相关的那部分内容应符合安全要求。航空器运营商所在的国家对机载设备提出要求，并要求设备厂商实际满足这些要求，其他一些权威机构也提出了空域概念等级下的安全要求，作为空域和程序设计的基础。当所有这些安全需求都得到了满足，空中交通管制员和飞行员就必须按照他们各自的工作程序，来保证运行安全。

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五、PBN与空域概念 (一)空域概念对于特定的空域，空域概念既可以视为一个整体描述，也可以被视为一个总体规划。空域概念应与特定目标一致，如果空域要进行改变，空域概念应包括对此变化的描述，能够解释空域组织机构与管理方式、各空域相关方和空域使用者的角色与职责等问题。空域概念内容见图4。

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战略目标推动了空域概念的整体描述。这些目标通常是由空域用户、空中交通管理、机场及其周围的环境和政府政策所确定的，也是运行的需求。最常见的推动空域概念改变的战略目标是安全、容量、效率和环境：安全，RNP程序设计是提高安全性的一种方法；容量，规划额外的一条跑道来提高机场运行将导致空域概念中容量的变化：效率，优化离场和进场飞行剖面将使航空器在燃油方面更有效率；环境，减少排放和噪音有利于环境保护；可用，提供更小最低标准的RNP进近方式，确保恶劣天气条件下也能不间断使用空域。随着对GNSS的越来越依赖，空域概念的发展将更加需要确保通信、导航和ATS监视保持综合一致。

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(二)PBN对空域规划的作用空域规划的一项内容就是确定航空器所使用的航路宽度和最小间隔标准。ICA0 Doc.9689——《确定最小间隔标准的空域规划方法手册》是空域规划人员应该参考的主要材料。确定航路间隔和航空器最小间隔很复杂，受ATS监视服务和所用通讯手段等众多因素的影响。最小间隔标准和航路宽度可以描述为三个因素的函数：导航性能、航空器风险程度和减小风险的措施。航空器之间的间隔与ATS航路宽度并不严格相等，其复杂度依赖于两架航空器的间隔或航路宽度标准是否已经确定。航空器的间隔通常用于两架航空器之间，因此，交通密度带来的风险主要是考虑两两航空器之间。但对于航路间隔却非如此，此时交通密度是由一定间隔之间的ATS航路上运行的航空器数量确定的。

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如果航空器安全间隔和航路间隔是通过传统的基于导航源的方式来确定，则用于确定安全间隔和航路间隔的导航性能数据就依赖于来自导航设施初始数据的精确度。相比之下，PBN可以使RNAV系统集成所有能接收到的导航数据来提供位置和导航信息，因此，PBN条件下确定安全间隔和航路间隔，就使用了这种集成的导航性能数据。 RNAV系统所需的导航性能是导航标准的一部分。为了确定安全间隔和航路间隔，空域规划者会充分挖掘导航标准中的这部分内容。空域规划人员不会忽略导航标准的作用，只会最大程度的利用所需的性能，即准确性、完好性、可用性和连续性，以确定航路间隔和最小安全间隔。前文提及，RNAV标准和RNP标准，最本质的区别就是RNP需要有机载性能监视和告警功能。因此可以推断，采用RNP1标准的最小安全间隔和航路间隔会比采用RNAV1标准的小。在空域运行中，采用RNP标准比采用RNAV标准更有益处，因为，机载性能监视和告警功能可以提供消除风险的补充手段，弥补ATS监视服务的不足之处，减轻管制员的工作负荷。