PBN飞行程序设计和传统导航的差异性探究

张 磊

（中国国际航空股份有限公司西南分公司飞行部，四川 成都 610202）

飞机在空中飞行过程中航线，飞行器的加速度，瞬时速度和瞬时位置等方面都是借助导航系统来锁定。近年来，随着航空运输总量不断增长，航路航线变得更加的丰富，要保障运行变得完善可靠，导航系统作为一个重要体系，要进行不断的优化。过去，传统导航应用的比较多，传统导航的应用是航空器依附于地上导航设施(如VOR、NDB、VOR/DME等)所发射的信号实现引导与定位，实现的功能并不全面，也有一些缺点。当前，基于性能导航(PBN-Performance Based Navigation) 的出现越来越受到重视，和传统导航相比，PBN在外部环境较为恶劣的情况下有效为民航的安全运行、高效率服务及正点运行提供有效保障。该导航是国际民航组织(ICAO)基于在区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)的基础上以新航行系统(CNS/ATM)为结构，并参考整合了空域概念后所展现的一类航空运行理念。国际民航领域发展中，也不断的强化将性能为基础的导航技术发展作为新颖航行技术之一，实现飞机从起飞离场，以及后面的所有飞行环节进行飞行指导。与传统导航最大不同在于导航系统的选用方面，传统导航设施欠缺ILS、VOR以及DME等设备，可以说是一种陆基导航系统。接下来将分析对比性能导航技术与传统导航存在的区别， 达到为导航技术的应用做好指导任务。

1 导航(PBN)与传统导航的概述

传统导航是依靠地面VOR、NDB、VOR/DME等导航设施发出信号，以实现飞机的引导与定位，向背台航迹指引飞行进行的导航模式，飞机就会沿固定的航路飞行。存在的不足是精度不高、约束性强、局限性大，其主要原因就是地面导航台布局和导航设施性能的制约导致的。性能导航(PBN-Performance Based Navigation)是飞机在一个确定的区域、航路或终端地区里飞行所需要的导航性能精度。RNP满足了飞机机载导航设备(如FMS)在运行方面的有关要求，而且还达到了满足RNP类型空域的导航系统(如GPS)相关方面的要求。随着技术的提升还实现了自主监视与告警功能。

2 传统导航和PBN 技术的原理区别

传统导航主要在地面设置非常多的导航设施，规划了一定的航路，向背台航迹指引飞行进行的导航，飞机必须沿着已建立起来的航线飞行，在着陆时要有引导和着陆导航系统、VOR导航以及无线电导航、地标／罗盘导航、ADF导航等。同时飞行流程的建构变得很困难，领空也被严格限制了，这种导航如果设置的高原地带，远洋区域，导航信号覆盖不全，其导航精度大大降低，复杂环境下导航无法应用，飞机的运行安全受到极大威胁。传统导航的应用还存在一个资源的浪费，随着民航科技的发展，大量机型都配备了IRS、FMS、GPS等有关导航系统，如果继续用传统就会使得资源被浪费。性能导航(PBN-Performance Based Navigation)保留传统陆基导航系统DME、VOR外还应用了全球导航卫星系统。该系统包含了机载增强系统、GPs定位系统、星基增强系统以及地基增强系统，这些系统定位精度高，可以让飞机在更高的精确度下引导航迹，减小导航系统误差最小。卫星作为导航源的优势是减小了地面设备兴建、维护成本以及飞机运行过程的运输成本。同时卫星作为导航源能够达到降低信号受遮挡概率，提升导航信号的连续性、完好性、可使用性，同时还减小了飞行保护区域的出现，脱离地面建台的约束，使得到达率和流量提升，增强了航路设计随意性。

3 PBN与传统导航的对比分析

PBN与传统导航的对比主要从二者的航路结构、位置确定、技术系统导航精度、机载设备配置、机载设备几个方面进行分析。航路结构方面，PBN主要是由不同的航路点组成，不但能进行逐点飞行，而且同样可以不逐点飞行，即越过航路点进行飞行；传统导航主要是由同的电台组成，只能进行电台至电台的逐台飞行。位置确定方面，PBN主要是确定航空器的绝对位置，且这一位置是通过地理坐标予以标示，而传统导航主要是确定航空器相对于导航台的相对位置。技术系统导航精度方面，PBN远远大于传统导航。机载设备配置方面，PBN主要应用的航行系统为RN AV系统，这属于一种新型的系统，飞行员应用这一系统能够借助准确的航班飞行痕迹开展系列复杂的飞行，诸如进港飞行、离港飞行等，无需地面导航设备的辅助；而传统导航主要应用的是单双套设备，其精度和可靠性比不上PBN。机载设备方面，PBN主要通过接收机和飞行管理系统来选择合适的导航源，传统导航则要通过传统导航来接受新型，这需要地面导航台和机载接收机的辅助，综上所述，PBN在各方面均优于传统导航，且飞行更为安全，经济效益更为可观。

4 传统导航和PBN技术的效益对比

PBN技术各个方面都会优于传统导航，不但灵活性，精度和可靠性高，而且经济效益更好。用卫星导航就可以在任何给定起降点之间自主选择航线，同时飞行员无需再依靠地面导航设施，只通过精确定义航迹飞行就行。而且在PBN技术下，航路之间的距离将变得更加小，同时还能提升在给定空域内更多的容量。