PBN特点分析及应用综述

PBN特点分析及应用综述

武文飞

内蒙古自治区民航机场集团有限责任公司呼和浩特分公司010000

摘  要

PBN 本身所具有的点到点之间的精确度较高的特点，利用关键点来限制速度与高度，告别了传统地基导航台的约束，极大缩短了航行的时间，降低了航线的运行成本，缩短了飞行时间。此外，PBN还能解决复杂的地形的飞行问题，提高环保水平。随着人们生活水平的提高，对于环境问题也愈加重视，PBN能充分发挥了航空器精确导航的作用，选择合理的飞行路线，缩短燃油消耗，减少噪音对居民的影响。本文综合论述了PBN技术特点，并展望了未来发展前景。

关键词：PBN、运行特点、技术优势、优化路径

一、 背景

2009 年，中国民用航空局发布《基于性能的导航（PBN）实施路线图》，明确指出将推广使用具有 Baro-VNAV 的 RNP APCH进近程序，力争 2016 年实现全部机场仪表跑道具有所需导航系统（RNP）的进近能力。利用机载增强系统（ABAS）与气压高度计先实现具有 Baro-VNAV 功能的具有垂直引导进近（APV），未来实现 APV 取代非精密进近（NPA），还将考虑使用“北斗”导航系统提供导航服务。同时，在 APV 逐渐代替 NPA 过程中，随着完好性监测水平的不断进步，机载设备对水平完好性、垂直方向完好性的满足程度不断提高[1]， PBN 应用中 APV/LPV 进近过程的完好性需求会进一步得到满足。因而，随着 GNSS、机载系统、PBN规范等综合性、 功能性、系统性的不断完善，未来民航会采用多星座组合方式引导航空器飞行，PBN的应用势必会因起定位应用的便捷性、可靠性为民航运行提供更强的技术支持。

二、 PBN 运行特点

与传统的导航方式相比，PBN 导航在空域运行具有其自己的特点和优势，主要表现在运行的安全性、空域的容量、运行效率、运行成本等方面。

（1） 空域安全性

PBN 飞行程序与传统程序相比，具有很高的导航精度，能够精确地引导航空器，提高飞行运行安全性。在终端区，可以同时提供水平引导和垂直引导，使得连续稳定的下降程序得以实施，从而减少可控飞行撞地的风险。 [2]

（2） 空域容量

PBN 飞行程序的导航精度高，保护区宽度恒定且窄，缩小了航空器横向和纵向间隔，可以在相同的空域空间里增加航路的划设数或增加单条航路容量，从而提高空域容量。在 PBN 导航的应用下，还可以实施平行航路，增加终端区进离场航线定位点，提高空域资源利用率。

（3） 空域运行效率

由于 PBN飞行程序的应用，航路点可以在导航信号覆盖范围内灵活设置，优化了航路点位置及航线结构，提高了空域容量，从而提高运行效率。除此之外，PBN 的应用减少陆空话音通信和雷达引导需求，降低飞行员和管制员的工作负荷，从而提高管制效率。

（4）空域运行成本

PBN 的运行使得空域中飞行航径更加灵活，增加航空器业载，减少飞行时间，节省燃油。同时，PBN 的应用能够减少导航基础设施的投资和运行成本，从而提高运行的整体经济效益。

三、PBN 技术的主要优势

（1）优化航路设计

PBN 技术不受地面导航台的限制，使航路设计更加灵活，不仅缩短了航路的飞行距离和时间，而且减少了飞行油耗、尾气排放、飞机零部件损耗等各种运行成本，同时提高了运输效率、航班正常性。

（2）有效利用空域，增大空域容量

PBN 技术能够缩小航空器之间的侧向间隔和垂直间隔，因此可以开辟出平行航路和偏置航路等新型航路模式，可以有效增加空域容量。在终端区可以实施平行跑道模式，如独立平行离场、隔离平行运行、相关平行仪表进近等模式，从而增加空域容量，减少进离场排队时间。

（3）简化驾驶员操作

利用 PBN 技术设计出的航路和进离场程序是由多个航路点组成，飞行员只需要选择所飞航线，由自动驾驶仪完成飞行，需要改变航线或直飞时只需要输入或删除对应的航路点即可，简化了飞行员操作。

（4）减少陆空通话和雷达引导

利用 PBN 技术设计出的航路和进离场程序简洁明了，冲突点少，飞行员非常清楚当前位置和下一个航路点，不需要管制员过多的引导，管制员也减少了因为调配冲突而进行的飞行干预，显著降低了因人为因素可能导致的风险。

（5）降低建设和维护基础导航设施成本

传统导航是依赖于地面导航台来实现的，而导航台和基础设施的建设投资巨大，并且后续人员维护、设备检查成本也非常巨大。PBN 技术应用后，航空器飞行主要以全球卫星导航系统（GNSS）为导航源，不再依赖于地面导航台，显著降低了地面导航台的建设和维护成本。

（6）规避噪音敏感区，提高环保水平

由于航空器摆脱了传统导航方式，应用 PBN 技术可以充分发挥航空器精确导航的性能，使航路走向和航段距离得到优化，不仅可以避开人口密集区，降低航空器噪音给居民带来的影响，而且可以减少航空器油耗和尾气排放量。

四、PBN技术应用展望

（1）注意相关人员的培训工作。对于航空公司而言，PBN 技术的应用可以提高经济效益，因此要培养大量的高层次技术人才，这样才能在航空器的运行，新航行的开辟等方面占据主导权。主要从理论、互动与技能考核方面考虑，理论方面包括了 PBN 技术空管应用、空地规划建设，飞行程序设计流程和高原机场 RNP AR 程序应用等方面的内容。让相关人员对飞行程序，以及整体的流程有一个更加全面的了解，为之后的工作奠定基础。

（2）及时更新数据库。实施公共程序需要特殊授权，才能确保地形数据库的准确、有效。导航数据库对于 PBN 的飞行程序与航行点的要求比较高，而且还有一个 28 天的周期限制，只是单纯的根据设计方所提供的程序与航行点直接发给国外的数据库公司制作，如果信息与实际情况不相符合，会导致数据库的更新延迟。所以要核对检查程序，保证数据库的准确与完整，为公司飞行安全保驾护航。

（3）尽管现阶段北斗导航系统在国内民航的应用存在诸多限制因素，但是，作为纯国产化且进入国际民航组织导航应用体系的高精度导航系统，需要在国内民航不断升入推进应用，以增强民航技术应用体系对国外的大幅依赖，如有可能，应做好基础理论及数据架构，为建立PBN导航数据库编制、程序规范编写等层面的独立自主研发应用打下基础。

（4）因RNP-AR程序进近航段精度值一般在0.3NM至0.1NM之间，使用GNSS为主要导航源。通常情况下，RNP AR 程序设计原则非常有利于最后进近航段，可以降低运行标准，提高航班正常率，为民航运输安全、正点、高效、经济运行提供了重要保障。因此，对于国内部分机场特殊的地形及空域限制条件，应根据其运行体量，分析执行RNP-AR程序的可行性。如有必要，可以充分发挥RNP-AR的程序优势，实现运行需求的达标。

参考文献：

[1] 张军.  空地协同的空域监视新技术[M].北京：航空工业出版社, 2011. 64-81

[2] 荆 帅 , 战 兴 群 , 苏 先 礼 .  ARAIM 算 法 应 用 于 LPV-200 服 务 [J]. 测 控 技 术 ，2012,31(11):75-79

[3] 刘明明. 支持区域导航的 GNSS 性能分析[D].南京：南京航空航天大学工程硕士论文, 2011

[4] 李作虎.卫星导航系统性能监测及评估方法研究[D].  郑州：解放军信息工程大学工程硕士论文, 2012