PBN技术在银川河东机场的应用

李云春

【摘 要】论文介绍PBN的概念及组成，对RNAV和RNP概念进行了阐述和比较，进而分析了PBN技术与传统导航之间的不同，提出了PBN技术的六大优势，最后根据PBN技术在银川河东机场的应用现状，重点介绍和分析了PBN技术在不同飞行阶段的作用及优势。

【Abstract】This paper first introduces the concept and the composition of PBN， and expounded and compared the concepts of RNAV and RNP， then analyzes the differences between PBN technology and traditional navigation， puts forward six advantages of PBN technology ， finally according to the application status of PBN technology in Yinchuan Hedong Airport. This paper introduces and analyzes the function and advantage of PBN technology in different flight phases.

【關键词】基于性能导航（PBN）；区域导航（RNAV）；所需性能导航（RNP）

【Keywords】 PBN； RNAV； RNP

【中图分类号】F562.6；F274 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0128-02

1 引言

近年来，随着空中交通流量的不断增长，航班延误和空域拥挤日益严重，如何合理利用现有空域，提高空域容量、减少航班延误已成为空管部门亟需解决的问题。随着科学技术的不断发展，PBN技术的出现正在解决上述问题。将先进的机载导航设备与以卫星导航为代表的先进导航技术相结合孕育出一种新的导航技术——基于性能导航（PBN），它是国际民航组织整合各国区域导航（RNAV）与所需导航性能（RNP）运行实践基础上提出的一种新型运行概念，涵盖了从航路、终端区到进近着陆的所有飞行阶段，主要有精确引导航空器，实施连续稳定下降，改善全天候运行，实现灵活飞行航径，规避噪音敏感区域，实施平行航路运行等诸多优势[1]。

2 PBN的概念及组成

PBN是指在为航空器配备适宜的导航基础设施的情况下，航空器沿航路、仪表程序或特定空域下运行时，对系统精确性、完好性、可用性、连续性和功能性方面所需达到的性能要求[2]。PBN概念标志着从基于传感器导航向基于性能导航的转变。PBN包括导航设施、导航规范和导航应用三个部分。

导航设施包括陆基导航设施和星基导航设施。陆基导航设施包括甚高频全向信标台（VOR）和测距仪（DME），星基导航设施包括美国、俄罗斯等国家可用于民用航空的全球卫星导航系统。

PBN包括RNAV和RNP两个导航规范，组成如图一所示。

区域导航（RNAV）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能力限制之内，或二者的组合，沿任意期望的路径飞行，即RNAV能够使用多种导航源信号来自动确定航空器位置，建立期望的飞行航迹并为航空器下一个航路点飞行提供航迹引导[3]。因此，RNAV运行不受地面导航台的限制，特别是对高原和山川地区，可以有效克服地理环境、地面导航信号覆盖范围、地面导航台建设等因素的影响，从而优化航路设计的灵活性和空域利用率。

所需性能导航（RNP）是具有机载导航性能监视和告警功能的RNAV，是对指定空域内运行所需要的导航性能精度的描述，RNP数值根据航空器至少有95%的飞行时间能够达到预计导航性能精度的数值来确定[4]。RNP与RNAV的一个显著区别是：RNP的机载导航设备具有监视机载导航系统性能的能力，当检测到航空器所获得的导航性能数据超出限定范围时，就会立即告知飞机驾驶员。因此，RNP运行不再需要管制员对航空器的飞行航迹进行实时监控和干预，还可以缩小超障保护区宽度和平行航路间隔，提高了空域使用效率。

导航应用是将导航规范和相关导航设备基础设施应用于航路、仪表进近程序或特定空域。RNAV应用由RNAV规范来支持，RNP应用由RNP规范来支持。导航应用应详细描述所需的导航标准以及该导航应用要求的特殊限制条件，并在AIP中有详细的描述。

3 PBN技术与传统导航的区别

① PBN技术由多个航路点组成，航路点可以是导航台、地标位置点和具有经纬度的位置点，飞行时可以按航路点逐点飞行，也可以越点飞行，易于划设平行航路、进离场分离程序等，达到真正的航路设计随意性；传统导航方式的飞行路径是以导航台对导航台飞行或以某导航台为中心的径向线或圆弧上背台或向台飞行。

② PBN技术通过经纬度坐标对航空器的位置进行描述，而传统导航是依据航空器相对某导航台的径向线和距离对航空器的位置进行描述。

③ PBN技术所使用的导航设备有VOR/DME、DME/DME、GNSS、INS/IRS，传统导航所使用的导航设备有VOR、DME、NDB，由此可见PBN导航精度远高于传统导航。

④ PBN技术包括机载接收机、导航数据库和飞行管理系统，由飞行管理系统在多种导航源中自动选择合适的导航源，并进行航空器位置计算；而传统导航由地面导航台和机载接收机即可完成。

⑤ PBN技术在不依赖航图的情况下，通过地理位置坐标准确记录和描述飞行路径；而传统导航的航线记录和描述一般都需要借助于航图和明显地标。

4 PBN技术的主要优势

4.1 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。

4.2 有效利用空域，增大空域容量

空域和机场的容量是指该空域在一特定时间段内能够接收的最多数量的航空器架次。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[5]。

4.3 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。

4.4 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。

4.5 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。高原和山川地区的导航台经常会出现信号覆盖不到或信号丢失的现象，降低了导航精度和连续性，影响了飞行安全。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。

4.6 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。

5 PBN技术在银川河东机场的应用

5.1 简介

银川河东机场周边分布着多个机场，银川辖区内及周边现有运行机场7座，规划待建机场6座，由此导致银川管制空域结构非常复杂，飞行限制区、通用机场和传统导航方式成倍的增加了管制工作的复杂性，限制了飞行流量增长，使空管对空域的需求不断提高。

为了提高银川河东机场的空中交通流量和运行效率，改善银川进近管制空域环境，合理利用现有空域，减少进离场航空器的飞行冲突，银川进近管制区于2016年3月31日在银川河东机场进行PBN飞行程序试运行，2016年6月1日正式运行。PBN飞行程序导航规范为RNP1，导航源为GNSS，工作范围主要在银川进近管制区内，包括进离场和进近。

5.2 PBN技术在银川河东机场的应用

根据PBN技术在银川河东机场的应用情况，本文将从进离场和进近着陆两个阶段进行分析。

5.2.1 PBN技术在进离场程序的应用

银川进近由于空域结构复杂和限制空域较多，未能进行进离场程序分离设计，只在有限空域内，略增大了三边、五边的长度和三边宽度，并且增设了三条平行四边。以前军方有活动时，使用传统进离场程序调配飞机落地间隔时，需要频繁的申请机动、等待空域。而PBN技术实施以来，可以通过PBN飞行程序调配四架同时落地的航空器间隔，增加了管制调配余度，减轻了协调工作量[5]。

而PBN飞行程序与传统程序的飞行航迹有差异，进离场和进近各航段飞行时间不尽相同，冲突点增多。当进离场飞机较多時，有的飞机因条件限制不能执行PBN飞行程序，导致两种程序混合运行，管制调配难度加大。在PBN飞行程序运行初期，管制员对不同进离场方向、进近方式、不同机型各航段所用时间和飞行冲突点进行统计总结，用于管制调配。

根据表1数据可以看出，银川河东机场应用PBN技术四个月以来，PBN飞行程序执行架次不断增长，执行率逐渐上升。未执行PBN飞行程序的原因主要是飞机导航数据库不全、飞机能力低和机组无资质等情况。随着PBN飞行程序的正式实施，因航空器导航数据库不全导致不能执行PBN飞行程序的比例同比减少，飞机能力和机组资质原因导致不能执行PBN飞行程序的占比很小。这些数据表明PBN飞行程序的运行得到了航空公司、机组和管制员的一致认同和肯定。

5.2.2 PBN技术在进近着陆阶段的应用

PBN技术在进近着陆阶段的优势主要表现为：PBN技术可以降低落地最低标准，有效避开复杂地形、地面障碍物、噪音敏感区和恶劣天气，减少了航班备降返航的发生，提高了高原和山川地区机场航班运行的正常性和安全性。

传统仪表着陆系统（ILS）相比PBN技术而言，受导航台约束并且航线规划和设计不够灵活，但运行标准低、导航精度高、不受温度限制。考虑到银川河东机场地形和气候等因素，本场进近方式仍使用仪表着陆系统（ILS），中间进近（IF）前使用PBN飞行程序，综合两种飞行程序的特点，扬长避短，做到优势互补。

5.2.3 PBN技术的应用效果

由于银川进近管制空域受限严重，传统程序单一，随着飞行流量的增加，空域紧张，管制压力倍增，航空器延误情况时有发生。而PBN技术的实施，充分利用现有空域，合理规划进离场程序，不仅缓解了空域紧张，而且大幅减少了陆空通话量，减轻了管制员和飞行员的工作负荷。

6 总结

PBN技术在银川河东机场的推广和应用使银川地区管制运行方式发生了重大变化，对航空器运行、机场建设、导航设施布局以及空域优化起到了深远的影响，对增加空域容量、降低运营成本、节能减排和降低管制员工作负荷具有积极作用，为在导航基础设施相对薄弱的西北地区推广和实施PBN技术奠定了良好的基础。

【参考文献】

【1】刘瑞强.PBN技术在昌北机场的应用分析[J].科技广场，2015（02）：108-111.

【2】国际民用航空组织.基于性能导航（PBN）手册[K].2008：31.

【3】黎奇志.空管新技术-PBN—基于性能的导航[J].硅谷，2011（08）：24.

【4】徐颢.基于性能导航（PBN）概念浅析[J].中国民用航空，2008（09）：23.

【5】付文勇.中国民航PBN实施现状最新研究[J].现代经济信息，2014（08）：377-380.