PBN導航技術目前面臨的問題淺析

王望

摘要：本文淺析了基于性能的導航（PBN）技術的優越性，在基于性能的導航技術的研究過程中，分許了PBN導航技術目前面臨的問題 ，希望總結得出的此類問題能夠對日后對導航技術的研究做出一定的貢獻，為PBN技術的更好實施提供參考.

關鍵詞：基于性能的導航;全球導航衛星系統;飛行程序設計;導航航線

引言

隨著空中航空流量的與日俱增，民航面臨著可用空域有限、民航機場總量不足、機場容量日趨飽和、機場布局不合理等挑戰。如何提高空域容量，優化可用空域成為不可忽視的問題。而新興的導航技術的不斷發展及應用正在逐漸解決這些問題，使得飛機容量在有限的空域內得到質的飛躍。以地面導航臺過度依賴的傳統陸基導航模式及新型的以全球衛星導航系統（GNSS）為代表的星基導航模式孕育出一種新的導航技術——基于性能導航（PBN） 。它是國際民用航空組織在將世界區域導航（RNAV）與所需航行性能（RNP）操作實踐相結合的基礎上提出的一種新的操作理念，涵蓋了從航線、終點區到進場著陸的所有飛行階段。對航空器飛行其優勢諸多巨大：能十分精確的引導航行，使飛行時航徑能夠更加靈活，對一些敏感噪音區域進行規避，下降連續穩定，改善全天候運行，實施平行航路等。因此PBN導航技術已成為目前導航技術主要的發展趨勢。

一、PBN技術的優越性

與傳統的導航方法相比，性能基導航的實現和應用具有很大的優勢。PBN技術的實施能夠識別明確的操作要求，避免重復安裝機載和地面設備，從而避免重復的適航性和操作批準。更好的保證安全性，空中交通管制部門的管制員原來的工作負荷很大，通過這一改進，工作負荷降低不少，從而安全性能也隨著提高。而成本的縮減，不僅提高了航空公司的經濟效益還促進了航空公司的發展;對社會來說，減少了飛行運輸對社會環境的不利影響。導航的精度與導航臺的距離成正比，當距離較大時精度會變得不好，而飛行精度降低會給飛行帶來更多的安全隱患，如果遇到某些特殊障礙物我們就得及時改變航路保證安全。這樣給管控部門和飛行員都帶來了壓力和難度。

在終端空域十分有限且飛行密度很大，還伴隨著大量飛機高層穿越的情況。PBN程序使用前的傳統進離場，管制員調配飛行器精神壓力巨大，工作負荷高，怕發生飛行沖突，還需進行大量的陸空連線對話來實施安全保障。而PBN程序的應用，可通過垂直引導解決終端區域的排序難問題。通過PBN程序設計在某些必要的航路上對飛行器的高度速度進行限制，依據航向不同劃定不同的程序平行進離場，使之有一定的時間間隔且保證了正常的管理還具有一定的經濟性。

二、PBN導航技術目前面臨的問題淺析

PBN導航技術作為一項新的導航技術在推廣上也面臨著新事物一時難以被接納的問題，業界內的議論聲也是多樣。下面幾個方面來分析一下潛在的一些情況：

2.1 過度依賴GPS系統。

GPS技術的發展已經是全球各國的統一導向，各國都在努力建設自己的GPS體系。目前來說，美國的GPS系統是最成熟最穩定的。于是這將是PBN導航技術推廣的一大問題，依靠他國程序系統是否會被他國所利用甚至左右。另外依賴于GPS的PBN導航技術到底是否安全，如果GPS系統失誤，那么將產生大量的飛行沖突。國際戰略上來講，我國GPS技術還在發展中，依靠他國較為成熟的系統程序，也會失去主動權因而不利。

2.2統一的經緯度將減少國防安全水平。

星基導航的廣泛利用后勢必影響國家的坐標基準，改用84坐標系。這種坐標系加上區域導航航點的設置，完全暴露了國家地理位置，國家機密泄露國防失去安全構成國家威脅。這些深度的問題讓我國民航業正在自主竭力發展研究自己的衛星導航系統（如“北斗”）。我們以后所用的GPS導航系統一定要是完全自主研發創新的，自己能掌控全局才能解決這一問題。

2.3 培訓任務在整體推廣過程中是艱巨的。

PBN導航技術培訓難問題，涉及人員廣培訓范圍過大，培訓人員包括飛行員、管制員、調度員、情報員、性能人員、機組成員等，這一系列人員的培訓，要他們先了解再熟悉到熟練的應用，中間免不了一個過渡期，而這個過渡期間操作的配合緊密度，操作的安全性都會出現一定的問題。民航局已經要求有關單位和PBN培訓中心積極開展各項培訓計劃，各大民航院校也開設了相關的課程進行PBN技術進行理論教育培養，當然除了理論上的，也在飛行訓練中開展了PBN技術訓練。中國民航總局已經將PBN列為重點教育來進行廣泛的推廣，相信不久PBN導航技術一定熟練于每一位相關人員的心里。

2.4機隊機載裝備水平參差不齊，裝備改造工作難度較大。

航空器機型不同所搭載的導航系統設備必定不一致，且水平高低差別巨大。我國的機型繁多且通用航空的機隊組成相當復雜，作業區域和內容也是靈活多變。想要對所有的飛機設備進行改裝，工程難度大規劃也難進行。譬如有些機型由于生產廠家技術問題無法進行升級處理，所以傳統的導航技術和PBN導航技術將在一定的時期內共同存在，操作類型的復雜度也為飛行的操作難度帶來了很大的影響。面對這一情況，需要科學合理規劃，逐步改進。

2.5 PBN航線規劃及其終端區域的方案設計，試飛項目量巨大。

建設新的民航機場導航系統任務艱巨要求也很嚴苛。機場和空域兩方面都要同時進行建設，且要求高度配合。空域部分的建設更難更重要。新興的導航系統由于其導航方式異于原有傳統導航體系，所以在航路，終端區以及進離場程序上都需要重新設計，并且要有一個實驗過程，只有通過一定量的試飛來證明其安全穩定性，才能被審批通過納入正式使用，這個過程中還需要社會監督進行后續的檢測。所以建設PBN導航技術系統的工作量繁復巨大，需要一個漫長的過渡期。

三、小結

PBN導航的運行對導航精度、完整性、連續性和可用性提出了更高的要求，因此對導航系統的選擇和運行監控的要求比傳統導航要高得多。高精度的PBN導航系統在程序設計方面靈活性大，縮小了原來需要的保護區寬度，在高原機場那種復雜惡劣的環境下，依舊能順利平穩運行。我國國土面積廣大，地形復雜，其高原面積占據三分之一。由于高原地形復雜環境惡劣，傳統的導航系統無法利用，使得高原地區很多地方在以前無法建設機場，PBN導航技術的應用，為高原地區帶來了新的發展，為高原人民為高原經濟建設帶去了福音。高原地區很多地區都能擁有自己的立場，運輸問題得到了解決，當地經濟自然得到有力發展。

PBN導航系統和傳統的導航系統在導航系統類型以及使用中都有各種的不同，差異性大。傳統的導航設施都為陸基導航系統，較于星基導航系統來講，需要更多的進行地面設施布局和建設，維修成本高難度大。在劃設航路和建立飛行程序以及空域上都很困難。經濟效應也不大。在特別區域，比如高山高原、偏僻的山區、海洋地區等，這些地區要進行陸基建設很難或者有些區域就算投入成本再高也根本無法進行建設。導致陸基導航系統信號覆蓋不完善甚至部分地區無信號，對飛行和安全都造成了極大不良影響。PBN導航技術使越來越現代的飛機機型得以發揮其優勢，不僅保留對傳統導航系統的適應性還進一步展示了飛機先進的導航系統和飛行性能。GNSS目前主要包含GPS，GLONASS，以及ABAS（機載數據增強管理系統），GBAS（地基可以增強信息系統）、SBAS（星基增強企業系統）。未來GNSS還可能包括Galileo、Compass系統等。而將衛星定位系統應用的PBN導航技術，更加充分的利用了空域，使傳統導航技術下無法被利用的空域也被利用起來。并且在空域兩點間能實現任意直線飛行，航路設計上能規劃出一條更便捷的線路，精準靈活高效隨意。

參考文獻：

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（民航湖南空管分局 湖南長沙 410141）