PBN导航技术目前面临的问题浅析

王望

摘要：本文浅析了基于性能的导航（PBN）技术的优越性，在基于性能的导航技术的研究过程中，分许了PBN导航技术目前面临的问题 ，希望总结得出的此类问题能够对日后对导航技术的研究做出一定的贡献，为PBN技术的更好实施提供参考.

关键词：基于性能的导航;全球导航卫星系统;飞行程序设计;导航航线

引言

随着空中航空流量的与日俱增，民航面临着可用空域有限、民航机场总量不足、机场容量日趋饱和、机场布局不合理等挑战。如何提高空域容量，优化可用空域成为不可忽视的问题。而新兴的导航技术的不断发展及应用正在逐渐解决这些问题，使得飞机容量在有限的空域内得到质的飞跃。以地面导航台过度依赖的传统陆基导航模式及新型的以全球卫星导航系统（GNSS）为代表的星基导航模式孕育出一种新的导航技术——基于性能导航（PBN） 。它是国际民用航空组织在将世界区域导航（RNAV）与所需航行性能（RNP）操作实践相结合的基础上提出的一种新的操作理念，涵盖了从航线、终点区到进场着陆的所有飞行阶段。对航空器飞行其优势诸多巨大：能十分精确的引导航行，使飞行时航径能够更加灵活，对一些敏感噪音区域进行规避，下降连续稳定，改善全天候运行，实施平行航路等。因此PBN导航技术已成为目前导航技术主要的发展趋势。

一、PBN技术的优越性

与传统的导航方法相比，性能基导航的实现和应用具有很大的优势。PBN技术的实施能够识别明确的操作要求，避免重复安装机载和地面设备，从而避免重复的适航性和操作批准。更好的保证安全性，空中交通管制部门的管制員原来的工作负荷很大，通过这一改进，工作负荷降低不少，从而安全性能也随着提高。而成本的缩减，不仅提高了航空公司的经济效益还促进了航空公司的发展;对社会来说，减少了飞行运输对社会环境的不利影响。导航的精度与导航台的距离成正比，当距离较大时精度会变得不好，而飞行精度降低会给飞行带来更多的安全隐患，如果遇到某些特殊障碍物我们就得及时改变航路保证安全。这样给管控部门和飞行员都带来了压力和难度。

在终端空域十分有限且飞行密度很大，还伴随着大量飞机高层穿越的情况。PBN程序使用前的传统进离场，管制员调配飞行器精神压力巨大，工作负荷高，怕发生飞行冲突，还需进行大量的陆空连线对话来实施安全保障。而PBN程序的应用，可通过垂直引导解决终端区域的排序难问题。通过PBN程序设计在某些必要的航路上对飞行器的高度速度进行限制，依据航向不同划定不同的程序平行进离场，使之有一定的时间间隔且保证了正常的管理还具有一定的经济性。

二、PBN导航技术目前面临的问题浅析

PBN导航技术作为一项新的导航技术在推广上也面临着新事物一时难以被接纳的问题，业界内的议论声也是多样。下面几个方面来分析一下潜在的一些情况：

2.1 过度依赖GPS系统。

GPS技术的发展已经是全球各国的统一导向，各国都在努力建设自己的GPS体系。目前来说，美国的GPS系统是最成熟最稳定的。于是这将是PBN导航技术推广的一大问题，依靠他国程序系统是否会被他国所利用甚至左右。另外依赖于GPS的PBN导航技术到底是否安全，如果GPS系统失误，那么将产生大量的飞行冲突。国际战略上来讲，我国GPS技术还在发展中，依靠他国较为成熟的系统程序，也会失去主动权因而不利。

2.2统一的经纬度将减少国防安全水平。

星基导航的广泛利用后势必影响国家的坐标基准，改用84坐标系。这种坐标系加上区域导航航点的设置，完全暴露了国家地理位置，国家机密泄露国防失去安全构成国家威胁。这些深度的问题让我国民航业正在自主竭力发展研究自己的卫星导航系统（如“北斗”）。我们以后所用的GPS导航系统一定要是完全自主研发创新的，自己能掌控全局才能解决这一问题。

2.3 培训任务在整体推广过程中是艰巨的。

PBN导航技术培训难问题，涉及人员广培训范围过大，培训人员包括飞行员、管制员、调度员、情报员、性能人员、机组成员等，这一系列人员的培训，要他们先了解再熟悉到熟练的应用，中间免不了一个过渡期，而这个过渡期间操作的配合紧密度，操作的安全性都会出现一定的问题。民航局已经要求有关单位和PBN培训中心积极开展各项培训计划，各大民航院校也开设了相关的课程进行PBN技术进行理论教育培养，当然除了理论上的，也在飞行训练中开展了PBN技术训练。中国民航总局已经将PBN列为重点教育来进行广泛的推广，相信不久PBN导航技术一定熟练于每一位相关人员的心里。

2.4机队机载装备水平参差不齐，装备改造工作难度较大。

航空器机型不同所搭载的导航系统设备必定不一致，且水平高低差别巨大。我国的机型繁多且通用航空的机队组成相当复杂，作业区域和内容也是灵活多变。想要对所有的飞机设备进行改装，工程难度大规划也难进行。譬如有些机型由于生产厂家技术问题无法进行升级处理，所以传统的导航技术和PBN导航技术将在一定的时期内共同存在，操作类型的复杂度也为飞行的操作难度带来了很大的影响。面对这一情况，需要科学合理规划，逐步改进。

2.5 PBN航线规划及其终端区域的方案设计，试飞项目量巨大。

建设新的民航机场导航系统任务艰巨要求也很严苛。机场和空域两方面都要同时进行建设，且要求高度配合。空域部分的建设更难更重要。新兴的导航系统由于其导航方式异于原有传统导航体系，所以在航路，终端区以及进离场程序上都需要重新设计，并且要有一个实验过程，只有通过一定量的试飞来证明其安全稳定性，才能被审批通过纳入正式使用，这个过程中还需要社会监督进行后续的检测。所以建设PBN导航技术系统的工作量繁复巨大，需要一个漫长的过渡期。

三、小结

PBN导航的运行对导航精度、完整性、连续性和可用性提出了更高的要求，因此对导航系统的选择和运行监控的要求比传统导航要高得多。高精度的PBN导航系统在程序设计方面灵活性大，缩小了原来需要的保护区宽度，在高原机场那种复杂恶劣的环境下，依旧能顺利平稳运行。我国国土面积广大，地形复杂，其高原面积占据三分之一。由于高原地形复杂环境恶劣，传统的导航系统无法利用，使得高原地区很多地方在以前无法建设机场，PBN导航技术的应用，为高原地区带来了新的发展，为高原人民为高原经济建设带去了福音。高原地区很多地区都能拥有自己的立场，运输问题得到了解决，当地经济自然得到有力发展。

PBN导航系统和传统的导航系统在导航系统类型以及使用中都有各种的不同，差异性大。传统的导航设施都为陆基导航系统，较于星基导航系统来讲，需要更多的进行地面设施布局和建设，维修成本高难度大。在划设航路和建立飞行程序以及空域上都很困难。经济效应也不大。在特别区域，比如高山高原、偏僻的山区、海洋地区等，这些地区要进行陆基建设很难或者有些区域就算投入成本再高也根本无法进行建设。导致陆基导航系统信号覆盖不完善甚至部分地区无信号，对飞行和安全都造成了极大不良影响。PBN导航技术使越来越现代的飞机机型得以发挥其优势，不仅保留对传统导航系统的适应性还进一步展示了飞机先进的导航系统和飞行性能。GNSS目前主要包含GPS，GLONASS，以及ABAS（机载数据增强管理系统），GBAS（地基可以增强信息系统）、SBAS（星基增强企业系统）。未来GNSS还可能包括Galileo、Compass系统等。而将卫星定位系统应用的PBN导航技术，更加充分的利用了空域，使传统导航技术下无法被利用的空域也被利用起来。并且在空域两点间能实现任意直线飞行，航路设计上能规划出一条更便捷的线路，精准灵活高效随意。

参考文献：

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[2]徐泽水.基于相离度和可能度的偏差最大化多属性决策方法[J]. 控制与决策.2001，16（增刊） 818-821.

（民航湖南空管分局 湖南长沙 410141）