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摘 要： 基于性能的导航（PBN）是国际民航组织（ICAO）在整合各国区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新型运行概念。主要介绍这种将飞机先进的机载设备与卫星导航及其他先进技术结合起来的新型空中交通管理模式。
关键词： 基于性能的导航；区域导航；所需导航性能；安全；发展
中图分类号：V249.3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820024－01
0 前言
传统导航是利用接收地面导航台信号引导航空器飞行，航路航线和飞行程序受制于导航台分布和设备种类制约且精度有限，导致航空器运行对空域需求大、环境要求高，因此，传统导航概念的技术手段已不能满足中国航空业日益增长对空域的需求，也难以大幅度降低运行成本。而随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其他先进技术的快速发展，国家民航组织（ICAO）提出了“基于性能的导航（PerformanceBasedNavigation，简称PBN）”概念。
基于性能的导航（PBN）是国际民航组织在整合各国区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新型运行概念。它将飞机先进的机载设备与卫星导航及其他先进技术结合起来，涵盖了从航路、终端区着陆的所有飞行阶段，提供了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。
1 PBN的概念
在航空飞行中，传统导航是利用接收地面导航台信号，通过向台和背台飞行实现对航空器的引导，航路划设和终端区飞行程序受地面导航台布局与设备种类的制约。随着航空器机载设备能力的提高以及卫星导航等先进技术的不断发展，国际民航组织提出了“基于性能的导航（PBN）”概念。
PBN是指在相应的导航基础设施条件下，航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时，对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。PBN的引入体现了航行方式从基于传感器导航到基于性能导航的转变。
PBN运行的三个基础要素是航行应用、导航规范和支持系统运行的导航设施。导航规范是在已确定的空域范围内对航空器和飞行机组提出的一系列要求，它定义了实施PBN所需要的性能及具体功能要求，同时也确定了导航源和设备的选择方式。PBN包含两类基本导航规范：区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）。
1.1 RNAV（Ragional Navigation，区域导航）
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，沿任意期望的航径飞行，即RNAV系统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向下一航路点飞行提供航迹引导。与传统导航方式相比，RNAV系统不需要航空器沿无线电信号向背台飞行，能够充分利用机载设备的能力，提高运行安全和效益。
1.2 RNP（Required Navigation Performance，所需导航性能）
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，与RNAV概念结合，能够提高导航精度和运行安全水平。
2 PBN的优势与作用
1）精确地引导航空器，提高飞行运行安全性；
2）缩小航空器间横向和纵向间隔，增大空域容量；
3）通过实施平行航路和增加终端区内进、离场航线定位点，提高交通流量；
4）提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，减少碰撞地的风险；
5）改善全天候运行，提高航班正常性，保障地形复杂情况下机场运行的安全；
6）减少地空通信和雷达引导需求，便于指挥，降低飞行员和管制员的工作负荷；
7）避开噪音敏感区，减少排放，提高环保水平；
8）实现灵活和优化的飞行航径，增加飞机业载，减少飞行时间，节省燃油；
9）减少导航基础设施投资和运行成本，提高运行的整体经济效益。
3 PBN导航规范
基于性能导航概念包含了三个相关的因素：导航规范、基础设施和导航应用。导航规范详细描述了沿着特定区域导航所需的性能要求，作为民航当局适航和运行批准的基础。基础设施即用于支持每种导航规范的导航基础设施。导航应用是将导航规范和导航设施结合起来，在航路、终端区、进近或运行区域的实际应用，包括RNAV/RNP航路、标准仪表进离场程序、进近程序等。RNP导航规范具有机载性能监控和告警功能，RNAV则不具备。RVAV和RNP后面所跟的数字代表导航精度值。
国际民航组织确定的导航规范、所需基础设施以及导航应用如下：
3.1 RNAV-2/1
主要用于有雷达监视和直接陆空通信的陆地航路和终端区飞行。RNAV-2适用于航路，RNAV-1导航规范适用于航路和终端区进离场程序。
3.2 RNAV-5
适用于陆地航路，属于RNAV和传统ATS航路的过渡和混合。
3.3 RNP-1
包括基本RNP和高级RNP1。基本RNP1适用于航路和终端区，高级RNP1规范ICAO仍在制定中。
3.4 RNP-2
该导航规范ICAO仍在制定中。
3.5 RNP-4
应用于海洋和偏远地区。
3.6 RNP-10
适用于海洋和偏远陆地空域。
3.7 RNP APCH
包括RNP进近程序，以及直线进近阶段RNAV（基于GNSS）进近程序，精度值一般为0.3。
3.8 RNP AR APCH
特殊授权RNP进近程序。特点是进近程序、航空器和机组需要得到局方特殊批准。一般用于地形复杂、空域受限且使用该类程序能够取得明显效益的机场。
4 我国PBN的发展历程
1998年，我国民航在国际民航组织新航行系统发展规划指导下，抓住西部地区开辟欧亚新航路的战略机遇，启动了第一条区域导航航路（L888
航路）建设，并于2001年1月正式投入运行，产生了巨大经济效益和社会效益，受到了国际组织的高度评价。同年，我国引入国际民航组织统一标准，在三亚地区实施了RNP10航路。
近年来，我国民航更是加快了区域导航技术研究和应用的步伐：在西部地区新辟了基于RNP4的Yl、Y2、Y3航路，与L888航路互为补充，优化了西部地区航路结构；为缓解现行京沪、京广航路拥挤问题，实施京沪、京广RNP2平行航路的研究工作正在积极进行中。区域导航飞行程序应用也获得快速发展。
2003年2月，在天津机场试飞了首个RNAV进、离场程序，并于2004年2月正式生效；2003年7月首都机场区域导航飞行程序也进行了试飞。
2003年10月，鉴于拉萨机场周围高山林立，障碍物和天气情况复杂，我国民航启动了拉萨区域导航飞行程序项目，采用RNP0.3的标准设计进近程序。2005年4月，在拉萨机场试飞了首个RNP程序。
迄今为止，中国民航正式使用RNAV进、离场的机场有6个，制定了RNP进近程序的机场共18个。中国民航PBN实施将分为三个阶段，即近期（2009-2012）、中期（2013-2016）、远期（2017-2025）。近期实现PBN重点应用，中期实现PBN全面应用，远期实现PBN与CNS/ATM系统整合，成为我国发展“新一代航空运输系统”的基石之一。
5 结束语
PBN即基于性能的导航（Performance Based Navigation），是国际民航组织在整合各国运行实践和运行标准的基础上提出的一种新型运行概念；也是我国建设新一代航空运输系统的核心技术之一，是实现民航强国战略计划中的重要组成部分。它的应用和推广将是飞行运行方式的重大变革，对中国民航的飞行运行、机载设备、机场建设、导航设施布局和空域使用产生重大影响，对有效促进行业安全、提高飞行品质和减少地面设施投入具有积极作用。
参考文献：
[1]ICAO，《基于性能的导航（PBN）手册》.
[2]《中国民航PBN实施路线图》.
作者简介：
黎奇志（1973-），女，汉族，广西桂林人，工学学士，通信导航工程师，中国民用航空桂林空中交通管理站技术保障部，研究方向：空中交通管理技术及设备。
关键词： 基于性能的导航；区域导航；所需导航性能；安全；发展
中图分类号：V249.3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820024－01
0 前言
传统导航是利用接收地面导航台信号引导航空器飞行，航路航线和飞行程序受制于导航台分布和设备种类制约且精度有限，导致航空器运行对空域需求大、环境要求高，因此，传统导航概念的技术手段已不能满足中国航空业日益增长对空域的需求，也难以大幅度降低运行成本。而随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其他先进技术的快速发展，国家民航组织（ICAO）提出了“基于性能的导航（PerformanceBasedNavigation，简称PBN）”概念。
基于性能的导航（PBN）是国际民航组织在整合各国区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）运行实践和技术标准的基础上，提出的一种新型运行概念。它将飞机先进的机载设备与卫星导航及其他先进技术结合起来，涵盖了从航路、终端区着陆的所有飞行阶段，提供了更加精确、安全的飞行方法和更加高效的空中交通管理模式。
1 PBN的概念
在航空飞行中，传统导航是利用接收地面导航台信号，通过向台和背台飞行实现对航空器的引导，航路划设和终端区飞行程序受地面导航台布局与设备种类的制约。随着航空器机载设备能力的提高以及卫星导航等先进技术的不断发展，国际民航组织提出了“基于性能的导航（PBN）”概念。
PBN是指在相应的导航基础设施条件下，航空器在指定的空域内或者沿航路、仪表飞行程序飞行时，对系统精确性、完好性、可用性、连续性以及功能等方面的性能要求。PBN的引入体现了航行方式从基于传感器导航到基于性能导航的转变。
PBN运行的三个基础要素是航行应用、导航规范和支持系统运行的导航设施。导航规范是在已确定的空域范围内对航空器和飞行机组提出的一系列要求，它定义了实施PBN所需要的性能及具体功能要求，同时也确定了导航源和设备的选择方式。PBN包含两类基本导航规范：区域导航（RNAV）和所需导航性能（RNP）。
1.1 RNAV（Ragional Navigation，区域导航）
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，沿任意期望的航径飞行，即RNAV系统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向下一航路点飞行提供航迹引导。与传统导航方式相比，RNAV系统不需要航空器沿无线电信号向背台飞行，能够充分利用机载设备的能力，提高运行安全和效益。
1.2 RNP（Required Navigation Performance，所需导航性能）
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，与RNAV概念结合，能够提高导航精度和运行安全水平。
2 PBN的优势与作用
1）精确地引导航空器，提高飞行运行安全性；
2）缩小航空器间横向和纵向间隔，增大空域容量；
3）通过实施平行航路和增加终端区内进、离场航线定位点，提高交通流量；
4）提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，减少碰撞地的风险；
5）改善全天候运行，提高航班正常性，保障地形复杂情况下机场运行的安全；
6）减少地空通信和雷达引导需求，便于指挥，降低飞行员和管制员的工作负荷；
7）避开噪音敏感区，减少排放，提高环保水平；
8）实现灵活和优化的飞行航径，增加飞机业载，减少飞行时间，节省燃油；
9）减少导航基础设施投资和运行成本，提高运行的整体经济效益。
3 PBN导航规范
基于性能导航概念包含了三个相关的因素：导航规范、基础设施和导航应用。导航规范详细描述了沿着特定区域导航所需的性能要求，作为民航当局适航和运行批准的基础。基础设施即用于支持每种导航规范的导航基础设施。导航应用是将导航规范和导航设施结合起来，在航路、终端区、进近或运行区域的实际应用，包括RNAV/RNP航路、标准仪表进离场程序、进近程序等。RNP导航规范具有机载性能监控和告警功能，RNAV则不具备。RVAV和RNP后面所跟的数字代表导航精度值。
国际民航组织确定的导航规范、所需基础设施以及导航应用如下：
3.1 RNAV-2/1
主要用于有雷达监视和直接陆空通信的陆地航路和终端区飞行。RNAV-2适用于航路，RNAV-1导航规范适用于航路和终端区进离场程序。
3.2 RNAV-5
适用于陆地航路，属于RNAV和传统ATS航路的过渡和混合。
3.3 RNP-1
包括基本RNP和高级RNP1。基本RNP1适用于航路和终端区，高级RNP1规范ICAO仍在制定中。
3.4 RNP-2
该导航规范ICAO仍在制定中。
3.5 RNP-4
应用于海洋和偏远地区。
3.6 RNP-10
适用于海洋和偏远陆地空域。
3.7 RNP APCH
包括RNP进近程序，以及直线进近阶段RNAV（基于GNSS）进近程序，精度值一般为0.3。
3.8 RNP AR APCH
特殊授权RNP进近程序。特点是进近程序、航空器和机组需要得到局方特殊批准。一般用于地形复杂、空域受限且使用该类程序能够取得明显效益的机场。
4 我国PBN的发展历程
1998年，我国民航在国际民航组织新航行系统发展规划指导下，抓住西部地区开辟欧亚新航路的战略机遇，启动了第一条区域导航航路（L888
航路）建设，并于2001年1月正式投入运行，产生了巨大经济效益和社会效益，受到了国际组织的高度评价。同年，我国引入国际民航组织统一标准，在三亚地区实施了RNP10航路。
近年来，我国民航更是加快了区域导航技术研究和应用的步伐：在西部地区新辟了基于RNP4的Yl、Y2、Y3航路，与L888航路互为补充，优化了西部地区航路结构；为缓解现行京沪、京广航路拥挤问题，实施京沪、京广RNP2平行航路的研究工作正在积极进行中。区域导航飞行程序应用也获得快速发展。
2003年2月，在天津机场试飞了首个RNAV进、离场程序，并于2004年2月正式生效；2003年7月首都机场区域导航飞行程序也进行了试飞。
2003年10月，鉴于拉萨机场周围高山林立，障碍物和天气情况复杂，我国民航启动了拉萨区域导航飞行程序项目，采用RNP0.3的标准设计进近程序。2005年4月，在拉萨机场试飞了首个RNP程序。
迄今为止，中国民航正式使用RNAV进、离场的机场有6个，制定了RNP进近程序的机场共18个。中国民航PBN实施将分为三个阶段，即近期（2009-2012）、中期（2013-2016）、远期（2017-2025）。近期实现PBN重点应用，中期实现PBN全面应用，远期实现PBN与CNS/ATM系统整合，成为我国发展“新一代航空运输系统”的基石之一。
5 结束语
PBN即基于性能的导航（Performance Based Navigation），是国际民航组织在整合各国运行实践和运行标准的基础上提出的一种新型运行概念；也是我国建设新一代航空运输系统的核心技术之一，是实现民航强国战略计划中的重要组成部分。它的应用和推广将是飞行运行方式的重大变革，对中国民航的飞行运行、机载设备、机场建设、导航设施布局和空域使用产生重大影响，对有效促进行业安全、提高飞行品质和减少地面设施投入具有积极作用。
参考文献：
[1]ICAO，《基于性能的导航（PBN）手册》.
[2]《中国民航PBN实施路线图》.
作者简介：
黎奇志（1973-），女，汉族，广西桂林人，工学学士，通信导航工程师，中国民用航空桂林空中交通管理站技术保障部，研究方向：空中交通管理技术及设备。