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[摘 要]基于性能的导航是一种较为新颖的导航技术,可以实现对航空器全部飞行阶段的引导,具有精确性、安全性的特点,能够为民航运输的安全、高效、经济运行奠定良好的基础和前提。本文从PBN的概念出发,对其本质进行了分析,并就其发展前景进行了研究和讨论,希望能够为PBN技术的应用提供一些参考。
[关键词]PBN技术;技术本质;发展前景
中图分类号:V249.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)16-0350-01
前言:伴随着民用航空事业的发展,航班的数量持续增加,使得空中交通流量趋于饱和,不仅导致了航班的延误,而且对航空器的飞行安全造成了一定的威胁。为了提升空域的利用效率,需要做好空管工作,引入先进的航行技术,PBN技术正是在这样的背景下产生并发展起来的。
1 PBN技术的本质
PBN即Performance Based Navigation,基于性能的导航,是指在现有的导航设施的前提下,航空器在指定的空域内,或者沿着相应航路飞行时,对于系统可靠性、精确性、安全性和连续性等方面的要求。PBN是国际民航组织在对各国区域导航(RNAV)以及所需性能导航(RNP)的技术标准和实践经验进行从分整合的基础上,提出的一种新的运行概念,是世界民航CNS/ATM系统的重要组成部分[1]。
PBN技术的出现,标志着基于传感器导航的航行方式转变成了基于性能的导航,通过卫星导航技术与机载导航设备的相互配合,能够实现对于航空器整个飞行阶段的引导,保证了航空器飞行的安全性,也实现了空中交通管制的有序性和高效性。从内涵方面分析,PBN导航具备三个基本的要素,分别是性能规范、导航设备以及航行应用,其中,性能规范针对导航性能提出了相对统一的标准,可以为航空器的运行管理提供必要的参照。
相比较传统的基于导航传感器导航方式相比,基于性能的导航PBN具有几个较为显著的特点,一是不需要在导航系统改进后,对特定传感器的运行要求进行更改,有效减低了设备的更新维护成本;二是对RNAV系统的使用方式进行了明确;三是可以更加方便、更加有效的对空域资源进行利用,提升航班的运行效率;四是能够减少对于特定传感器航路以及相关程序的维护,降低成本;五是可以提供有限的导航规范,其能够在全球范围内得到有效应用,对运行审批程序进行简化[2]。
2 PBN技术的应用现状
在我国,首条区域导航航路投运于2001年1月,经过一段时间的试运行,航路的经济效益和社会效益良好,达到了国际先进水平。在此基础上,民航部门加大了对于区域导航技术的研究力度,基于RNP4的Y1-Y3航路相继开通,对我国西部地区的航路结构进行了优化。2009年,南航公司在延吉机场和丽江机场实现了空客A319机型RNP AR飞行程序的检验,在同年3月,利用空客A330-300机型,配合基于GPS卫星导航的精确导航技术,完成了世界最高难度的飞行。2010年4月29日,在玉树巴塘机场,国航也完成了精密导航技术的验证飞行。通过这些验证,充分证实了PBN技术在山区、高原等区域有着相当广阔的应用前景。
最近几年,国际民航开始更加积极的向PBN过渡,我国自然不例外,在充分吸收发达国家成功经验的同时,也在不断创新。《中国PBN实施路线图》的制定,对我国PBN技术的总体章程、时间规划等进行了明确,2015年至2020年处于PBN技术实施的中期,强调在全国范围内逐渐实现PBN技术的全面覆盖。据不完全统计,截止2016年,我国实施PBN技术的线路共有20条,在152个机场开展可PBN飞行程序的设计,取得了相当显著的成果[3]。
3 PBN技术的发展前景
近年来,我国的民用航空事业得到了飞速发展,航空运输总量跃居世界第二。而根据国外专家预测,在未来20年的时间里,中国的航空运输依然会保持较高的发展速度,从当前的发展情况分析,公共航空运输周转总量的年平均增长率会稳定在9%上下,而航空器的总体数量将会倍数增长。在这种情况下,现有的空域容量必然会受到前所未有的冲击,可以预见的航班延误问题也会持续加剧。对此,需要引入PBN技术,实现精确导航,保证民航事业的健康发展。
从目前来看,我国民航已经颁布了RNAV以及RNP的多项通告,并且初步建立起了PBN的运行规章体系,推进了PBN发展计划的落实。相关预测结果显示,2020年我国各地的机场数量将会达到260个左右,而其中多数新建机场会处于空域交通流量拥挤的区域或者山区,对于导航的精度有着较为严格的要求。PBN技术的应用,可以帮助解决机场地形和气候复杂的问题,提升导航的精确性,减少航班延误的现象,同时也能够有效降低地面导航设施的建设成本。而由于经济发展程度的差异,在我国东部和西部地区,空域系统存在着非常明显的不同,东部地区的空中交通流量巨大,导航基础设施完善,雷达多重覆盖,而西部地区的地形相对复杂,气候多变,无论是导航设施还是雷达信号,都没有实现全面覆盖,PBN技术的应用,可以为航空器的飞行安全提供良好的保障[4]。
PBN技术的发展前景主要体现在几个方面:
(1)强化国际协调:必须进一步加强国际协调,积极参与到相关利益方程序的制定和修改中,确保我国能够始终保持与全球PBN标准的统一。而在对新的飞行程序进行落实时,需要做好航空公司和机场管理部门的协调,以确保PBN的顺利实施。
(2)提高空域容量:针对东部地区空中交通流量巨大,空域资源紧张的问题,应该在繁忙的航路区域开辟新的导航平行航路,以提升空域容量,减少流量因素导致的航班延误问题。应该落实区域导航飞行程序,结合PBN技术以及统一的运行标准,提升民航运输的效率。
(3)优化区域导航:对于西部地区机场地形和气候条件复杂的问题,可以引入基于GNSS的航路系统,在条件允许的情况下构建大型区域导航航路。以高原机场为例,应该从机场本身的特殊性出发,对航路、进近程序以及进离场程序进行合理设计,在保证机场运行安全的同时,也能够减少航班的延误问题。
(4)推进技术创新:传统的导航方式存在许多的缺陷,无法很好地额持续终端区的高密度灵活运行,在这种情况下,需要推进技术创新,发展基于GNSS的PBN技术。例如,可以在现有的“北斗”系统的基础上,构建基于多星座GNSS的PBN导航系统标准体系,确保复杂地形与气象条件下的飞行安全[5]。
4 结语
总而言之,PBN导航技术的应用,促进了空管运行方式的变革,增加了空域的容量,减少了导航的成本投入,更切实保证了飞行安全,因此受到了相关技术人员的高度重视。有理由相信,随着PBN技术的持续改进,我国的民航运输系统必然可以不断进步,继而推动社会与经济的稳定健康发展。
参考文献:
[1] 朱晓辉,张鹏,顾晓东.基于性能的导航(PBN)技术及其在军航空管系统中的应用策略研究[J].现代导航,2014,(5):318-326.
[2] 韦乃航.助力民航运输跨越式发展探究PBN技术优势[J].大陆桥视野,2013,(2):96-98.
[3] 王党卫.基于性能导航(PBN)技术研究[J].现代导航,2013,(1):5-10.
[4] 魏奇志.空管新技术-PBN——基于性能的導航[J].硅谷,2011,(16):24.
[5] 康永,王大中,许哲.民用航空导航技术现状与发展趋势分析[J].现代导航,2012,(6):428-432.
[关键词]PBN技术;技术本质;发展前景
中图分类号:V249.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)16-0350-01
前言:伴随着民用航空事业的发展,航班的数量持续增加,使得空中交通流量趋于饱和,不仅导致了航班的延误,而且对航空器的飞行安全造成了一定的威胁。为了提升空域的利用效率,需要做好空管工作,引入先进的航行技术,PBN技术正是在这样的背景下产生并发展起来的。
1 PBN技术的本质
PBN即Performance Based Navigation,基于性能的导航,是指在现有的导航设施的前提下,航空器在指定的空域内,或者沿着相应航路飞行时,对于系统可靠性、精确性、安全性和连续性等方面的要求。PBN是国际民航组织在对各国区域导航(RNAV)以及所需性能导航(RNP)的技术标准和实践经验进行从分整合的基础上,提出的一种新的运行概念,是世界民航CNS/ATM系统的重要组成部分[1]。
PBN技术的出现,标志着基于传感器导航的航行方式转变成了基于性能的导航,通过卫星导航技术与机载导航设备的相互配合,能够实现对于航空器整个飞行阶段的引导,保证了航空器飞行的安全性,也实现了空中交通管制的有序性和高效性。从内涵方面分析,PBN导航具备三个基本的要素,分别是性能规范、导航设备以及航行应用,其中,性能规范针对导航性能提出了相对统一的标准,可以为航空器的运行管理提供必要的参照。
相比较传统的基于导航传感器导航方式相比,基于性能的导航PBN具有几个较为显著的特点,一是不需要在导航系统改进后,对特定传感器的运行要求进行更改,有效减低了设备的更新维护成本;二是对RNAV系统的使用方式进行了明确;三是可以更加方便、更加有效的对空域资源进行利用,提升航班的运行效率;四是能够减少对于特定传感器航路以及相关程序的维护,降低成本;五是可以提供有限的导航规范,其能够在全球范围内得到有效应用,对运行审批程序进行简化[2]。
2 PBN技术的应用现状
在我国,首条区域导航航路投运于2001年1月,经过一段时间的试运行,航路的经济效益和社会效益良好,达到了国际先进水平。在此基础上,民航部门加大了对于区域导航技术的研究力度,基于RNP4的Y1-Y3航路相继开通,对我国西部地区的航路结构进行了优化。2009年,南航公司在延吉机场和丽江机场实现了空客A319机型RNP AR飞行程序的检验,在同年3月,利用空客A330-300机型,配合基于GPS卫星导航的精确导航技术,完成了世界最高难度的飞行。2010年4月29日,在玉树巴塘机场,国航也完成了精密导航技术的验证飞行。通过这些验证,充分证实了PBN技术在山区、高原等区域有着相当广阔的应用前景。
最近几年,国际民航开始更加积极的向PBN过渡,我国自然不例外,在充分吸收发达国家成功经验的同时,也在不断创新。《中国PBN实施路线图》的制定,对我国PBN技术的总体章程、时间规划等进行了明确,2015年至2020年处于PBN技术实施的中期,强调在全国范围内逐渐实现PBN技术的全面覆盖。据不完全统计,截止2016年,我国实施PBN技术的线路共有20条,在152个机场开展可PBN飞行程序的设计,取得了相当显著的成果[3]。
3 PBN技术的发展前景
近年来,我国的民用航空事业得到了飞速发展,航空运输总量跃居世界第二。而根据国外专家预测,在未来20年的时间里,中国的航空运输依然会保持较高的发展速度,从当前的发展情况分析,公共航空运输周转总量的年平均增长率会稳定在9%上下,而航空器的总体数量将会倍数增长。在这种情况下,现有的空域容量必然会受到前所未有的冲击,可以预见的航班延误问题也会持续加剧。对此,需要引入PBN技术,实现精确导航,保证民航事业的健康发展。
从目前来看,我国民航已经颁布了RNAV以及RNP的多项通告,并且初步建立起了PBN的运行规章体系,推进了PBN发展计划的落实。相关预测结果显示,2020年我国各地的机场数量将会达到260个左右,而其中多数新建机场会处于空域交通流量拥挤的区域或者山区,对于导航的精度有着较为严格的要求。PBN技术的应用,可以帮助解决机场地形和气候复杂的问题,提升导航的精确性,减少航班延误的现象,同时也能够有效降低地面导航设施的建设成本。而由于经济发展程度的差异,在我国东部和西部地区,空域系统存在着非常明显的不同,东部地区的空中交通流量巨大,导航基础设施完善,雷达多重覆盖,而西部地区的地形相对复杂,气候多变,无论是导航设施还是雷达信号,都没有实现全面覆盖,PBN技术的应用,可以为航空器的飞行安全提供良好的保障[4]。
PBN技术的发展前景主要体现在几个方面:
(1)强化国际协调:必须进一步加强国际协调,积极参与到相关利益方程序的制定和修改中,确保我国能够始终保持与全球PBN标准的统一。而在对新的飞行程序进行落实时,需要做好航空公司和机场管理部门的协调,以确保PBN的顺利实施。
(2)提高空域容量:针对东部地区空中交通流量巨大,空域资源紧张的问题,应该在繁忙的航路区域开辟新的导航平行航路,以提升空域容量,减少流量因素导致的航班延误问题。应该落实区域导航飞行程序,结合PBN技术以及统一的运行标准,提升民航运输的效率。
(3)优化区域导航:对于西部地区机场地形和气候条件复杂的问题,可以引入基于GNSS的航路系统,在条件允许的情况下构建大型区域导航航路。以高原机场为例,应该从机场本身的特殊性出发,对航路、进近程序以及进离场程序进行合理设计,在保证机场运行安全的同时,也能够减少航班的延误问题。
(4)推进技术创新:传统的导航方式存在许多的缺陷,无法很好地额持续终端区的高密度灵活运行,在这种情况下,需要推进技术创新,发展基于GNSS的PBN技术。例如,可以在现有的“北斗”系统的基础上,构建基于多星座GNSS的PBN导航系统标准体系,确保复杂地形与气象条件下的飞行安全[5]。
4 结语
总而言之,PBN导航技术的应用,促进了空管运行方式的变革,增加了空域的容量,减少了导航的成本投入,更切实保证了飞行安全,因此受到了相关技术人员的高度重视。有理由相信,随着PBN技术的持续改进,我国的民航运输系统必然可以不断进步,继而推动社会与经济的稳定健康发展。
参考文献:
[1] 朱晓辉,张鹏,顾晓东.基于性能的导航(PBN)技术及其在军航空管系统中的应用策略研究[J].现代导航,2014,(5):318-326.
[2] 韦乃航.助力民航运输跨越式发展探究PBN技术优势[J].大陆桥视野,2013,(2):96-98.
[3] 王党卫.基于性能导航(PBN)技术研究[J].现代导航,2013,(1):5-10.
[4] 魏奇志.空管新技术-PBN——基于性能的導航[J].硅谷,2011,(16):24.
[5] 康永,王大中,许哲.民用航空导航技术现状与发展趋势分析[J].现代导航,2012,(6):428-432.