民航培训资料之现代导航技术—基于性能的导航PBN概述

现代导航技术现代导航技术 基于性能的导航（基于性能的导航（PBNPBN）概述）概述 PBN-PBN-基于性能导航基于性能导航PerformanceBased onNavigationPBNPBNPBNPBNP PB BN N PBN就是使航空器在导航信号覆盖范围之内，充分利用了现代飞机的机载设备和性能，沿任意期望的路径飞行。因此PBN运行的飞行轨迹比采用传统导航技术更为灵活和精确。2PBNPBN与传统导航与传统导航传统导航PBNRNAVRNP31 1、不依赖陆基导航设备、不依赖陆基导航设备 在6个轨道上共有24颗卫星 每个轨道上有4颗卫星 卫星高度为20200kmPBNPBN优点优点4PBNPBN优点优点2 2、航迹选择灵活，飞行航迹准确、航迹选择灵活，飞行航迹准确5PBNPBN优点优点2 2、航迹选择灵活，飞行航迹准确、航迹选择灵活，飞行航迹准确63 3、降低高原和复杂机场运行最低标准、降低高原和复杂机场运行最低标准,提高航班的正常率提高航班的正常率PBNPBN优点优点74 4、减少飞行时间、节约油量、减少飞行时间、节约油量PBNPBN优点优点85 5、降低飞机对地面的噪音影响、降低飞机对地面的噪音影响PBNPBN优点优点96 6、增加空域容量、增加空域容量PBNPBN优点优点106 6、增加空域容量、增加空域容量PBNPBN优点优点1112传统程序双跑道运行传统程序双跑道运行PBNPBN优点优点13RNPRNP程序双跑道运行程序双跑道运行PBNPBN优点优点147 7、空域的四维管理成为可能、空域的四维管理成为可能 PBNPBN优点优点158 8、减少陆空通话次数，降低管制员工作负荷、减少陆空通话次数，降低管制员工作负荷“Candler 310 Atlanta departure radar contact”“Candler 310 turn left heading 185”“Candler 310 do not exceed 250 knots until further advised”“Candler 310 turn left heading 120”“Candler 310 turn left heading 090”“Candler 310 climb and maintain one 4000 and give me a good rate through 12”“Candler 310 out of one 2000 turn left heading 060”“Candler 310 heading is 060 contact Atlanta Center at 124.5 thank you for your help”CAA 310 3/1/05 TRACON Departure Controller Check-in to Handoff 管制员需发管制员需发8 8个指令个指令DAL 858 4/25/05“Delta 858 Atlanta departure radar contact”“Delta 858 climb maintain one four thousand”“Delta 858 contact Atlanta Center at 124.5 good day”管制员只需发管制员只需发3 3个指令个指令使用区域导航前使用区域导航前使用区域导航后使用区域导航后管制员和飞行员通话量大幅减少管制员和飞行员通话量大幅减少PBNPBN优点优点169 9、减少飞行员的操作动作，减少差错，保证安全、减少飞行员的操作动作，减少差错，保证安全计划飞行路径开始下降点截获点下一个航路点飞行员可以清楚的知道飞机的位置和下一步动作PBNPBN优点优点17u 垂直引导下降u 具有一台发动机失效的保护u 具有导航信号失效的保护u 复飞是按一台发动机失效复飞设计u 增加飞机的载量PBNPBN其他优点其他优点18发展方向发展方向19机队机队PBNPBN能力现状能力现状 我国目前在一些特定的机场实施RNP进近的机型主要是空客的A319系列、A330系列和B737 NG系列飞机：u波音公司：具备RNP APCH能力的飞机68.5 具备RNP AR能力的飞机64.1u空客公司：具备RNP APCH能力的飞机93 具备RNP AR能力的飞机6120PBNPBN概念组成部分概念组成部分21导航应用是符合一定空域概念的航路、仪表进近程序和/或制定空域的导航规范导航规范和相关的导航设施导航设施的应用例如：在终端区-导航规范：RNAV1（精度1nm）-导航设施：GNSS或DME/DME22导航应用导航应用陆基导航设施：DME、VOR星基导航设施：GNSS23导航设施导航设施 导航规范应用于飞行全部阶段,从离场起飞到航路到进近。两种类型的导航规范：RNAV：不具备机载性能监控和告警（OPMA）功能。RNP：具备机载性能监控和告警（OPMA）功能。RNP=RNAV+OPMARNP=RNAV+OPMA24导航规范导航规范PBNPBN概念组成部分概念组成部分25RNAV XRNP XGNSSVOR/DMEDME/DME导航应用范围导航应用范围26RNAV10RNAV10u最早用于北太平洋、Tasman海u间隔50NMu不需要任何地面导航设施u两套远程导航系统（IRS/FMS、INS、GPS）u三亚责任区27RNP4RNP4u最早用于太平洋某些区域u两套GPS接收机u间隔30NM X 30NMu要求有直接通信或CPDLC，ADS监视uL888航路、拉萨成都平行航路u未来RNAV10将过度为RNP428RNAV5RNAV5u1998 欧洲、中东 B-RNAV uGPS、DME/DME、VOR/DME、INS/IRS、VOR、NDBu属于RNAV和传统ATS航路的过渡和混合u陆地偏远航路的导航应用29uRNAV 1 2001 欧洲 PRNAV，2005 美国 U.S.RNAV typeA 用于终端区进离场程序uRNAV 2 美国 U.S.RNAV type B 用于Q航路 间隔8-10海里uGPS、DME/DME、DME/DME/IRUu基于雷达监视u国内：10个机场的RNAV飞行程序、京沪、京广平行航路、台海航线30RNAV1&RNAV2RNAV1&RNAV2RNP1/2RNP1/2u使用GPSu利于GPS的RAIM功能来保障完好性u用于航路和终端区31u进近不使用RNAV导航规范，只能采用RNP导航规范。u基于GNSS。uRNP APCH=当前的RNAV(GNSS)uRNP ARRNP SAAAR32进近的导航应用进近的导航应用RNP APCHRNP APCHu用于进近程序u起始进近、中间进近、复飞精度1.0u最后进近精度0.3u完全依靠GPS33RNP ARRNP ARu用于进近程序u0.3为基本值，0.3-0.1u完全依靠GPSu飞行操作误差（FTE）是误差的主要部分u需要特殊批准 ICAO为AR，FAA为SAAAR34RNPRNP和和RNAVRNAV的应用领域的应用领域35RNAVRNAV是一种导航方式，它可以使航空器在导航信号覆盖范围之内，或在机载导航设备的工作能力范围之内，或二者组合，沿任意期望的路径飞行。区域导航区域导航(RNAV(RNAV)37区域导航区域导航(RNAV)(RNAV)的导航传感器的导航传感器38VOR/DME VOR/DME 定位定位39基准台基准台VOR/DME标称航迹标称航迹航路点航路点DDME/DME DME/DME 定位定位d1DME3DME1DME4DME240SVi:xi,yi,ziR Ri iSVj:xj,yj,zjR Rj jSVk:xk,yk,zkR Rk kGNSS GNSS 定位定位41INS/IRSGNSSVORDMEDME DME航空器航空器航空器航空器定位定位定位定位42RNP所需导航性能所需导航性能(RNP)(RNP)44“曲线航径曲线航径”无缝垂无缝垂直航径直航径u所需导航性能（RNP，REQUIRED NAVIGATION PERFORMANCE）：具有机载导航性能监视和告警能力（OPMA）的RNAV。uRNP导航技术主要利用高精度卫星导航系统和飞机机载导航设备自身的导航能力，达到所要求的导航精度。u精度、完好性、可用性、连续性。uRNP的精度以海里数表；u在95%的时间内能处于其中；uRNP包容区为中心线两侧各2x；u数值越小，精度越高，10、5、4、2，1，0.5、0.3，甚至0.1。RNP RNP 值值RNP-x 2x2x95%精度精度xx95%精度精度包容区包容区包容区包容区45uFMC从可用的导航数据库中提供现行航路飞行或终端区程序的RNP值u如果在导航数据库中没有可使用的RNP值，FMC将根据现行的导航阶段，提供如下默认值：Approach 0.5 or 0.3NMTerminal(below 15,000)1.0NMEnroute(domestic)2.0NMOceanic 4.0 or higheru飞行机组可以选择不同的RNP默认值u如果航路飞行或终端区程序没有指定的RNP值，FMC FMC提供的默认值通常是可以接受的。提供的默认值通常是可以接受的。FMCFMC提供的提供的RNPRNP46B737 RNP/ANP B737 RNP/ANP 显示显示47主要区别：主要区别：RNPRNP具有机载性具有机载性能监控和告警能监控和告警(OPMA)(OPMA)，RNAVRNAV则没有则没有PBNPBNRNAV RNAV 和和RNPRNP概念上的区别概念上的区别48u1.保护区(水平限制)u2.航段之间的连接u3.沿规定半径转弯至定位点(RF)(在所有航段)u4.垂直误差预测(VEB)49RNP APCHRNP APCH和和RNP ARRNP AR区别区别保护区主副区的区别保护区主副区的区别50RNP APCHRNP AR航段连接的区别航段连接的区别51RNP APCHRNP AR旁切转弯旁切转弯(Fly-By)(Fly-By)保护区的区别保护区的区别52RNP APCHRNP ARu仅用于RNP AR u平均坡度：18(最佳)沿规定半径转弯至定位点沿规定半径转弯至定位点 (RF)(RF)53进近类型u非精密进近（NPA）u精密进近（PA）u有垂直引导的进近（APV）55进近类型进近类型u有水平引导，但没有垂直引导的仪表进近程序u传统非精密进近NDBVORLOCRADARuRNAV：有水平引导和到下一个航路点的距离的功能56非精密进近非精密进近NPANPAu在最后进近提供水平引导，没有垂直引导u采用GNSS传感器。u使用MDH/MDA方式u2D RNAV=LNAVu运行标准用LNAV方式57RNAVRNAV非精密进近非精密进近NPANPAu沿最后进近下降轨迹，提供水平和垂直引导u传统程序ILSMLSuRNAV：GBAS(GLS)58精密进近精密进近PAPAu在最后进近段同时有水平引导和垂直引导u采用GNSS传感器。u仅使用地基增强系统GBAS增强u程序标题为GLS(GNSS Landing System)例如：GLS RWY 1359RNAVRNAV的精密进近的精密进近PAPAu在最后进近段同时有水平引导和垂直引导u但引导精度不够达到精密进近和着陆的要求u两种类型 APV BaroVNAV，垂直引导来自机载气压高度表 APV SBAS需机载SBAS 接收机，垂直引导来自SBAS,卫星信息,几何垂直航径60类精密进近类精密进近APVAPVuAPV Baro-VNAV使用DH/DA方式运行标准用LNAV/VNAV方式uAPV SBAS使用DH/DA方式运行标准用LPV方式61类精密进近类精密进近APVAPVAPVI,APVII：SBAS规范CATI：GBAS规范CATII,CATIII：目前还没有程序设计规范62RNAVRNAV程序的进近类型程序的进近类型RNP APCH程序特点uPBN程序的定位点叫航路点。u航路点由经纬度定义，WGS84坐标系。u航路