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4 国际民用航空组织分别以中文 阿拉伯文 英文 法文 俄文和西班牙文版本出版 999 University Street, Montreal, Quebec, Canada H3C 5H7 订购信息和经销商与书商的详尽名单, 请查阅国际民航组织网站 第三版 2008 年 Doc 9613 号文件 基于性能导航(PBN) 手册 订购编号 :9613 ISBN ICAO 2009 保留所有权利 未经国际民用航空组织事先书面许可, 不得将本出版物的任何部分复制 存储于检索系统或以任何形式或手段进行发送

5 修订 国际民航组织出版物目录 的补篇中公布了各项修订; 在国际民航组织网站 上有本目录及其补篇 以下篇幅供记录修订之用 修订和更正记录 修订 编号日期换页人 更正 编号日期换页人 (iii)

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7 第 I 卷 概念与实施指南

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9 内容概要 背景介绍 航空的不断发展需要越来越大的空域容量, 因而凸显了最优利用可用空域的迫切性 区域导航 (RNAV) 技术的运用提高了运行效率, 促使导航技术应用在世界各个地区和各个飞行阶段得到发展 这些应用有可能得到拓展, 为地面活动提供引导 特定航线或空域内的导航技术应用要求, 必须简明扼要地加以规定 这样做是为了确保飞行机组人员和空中交通管制员 (ATCs) 都清楚机载 RNAV 系统的能力, 以便确定 RNAV 系统的性能是否满足特定空域要求 RNAV 系统的演变方式与传统的陆基航路和程序相似 对某一特定 RNAV 系统的确定和对其性能的评估, 是通过分析与飞行试验相结合的方式来完成的 就陆地飞行而言, 最初的系统使用甚高频全向无线电信标 (VOR) 和测距仪 (DME) 推测位置 ; 就洋区飞行而言, 则采用惯性导航系统 (INS) 这些 新 系统得到发展 评估和认证 空域和超障准则是根据可用设备的性能制定的 ; 规范要求则以可用能力为基础 在一些情况下, 甚至必须确定能够在相关空域内运行的各种设备型号 这种指令性的要求导致了推迟引入新的 RNAV 系统能力及较高的持续认证成本 为了避免此类指令性规范要求, 本手册介绍了一种通过明确性能需求替代设备要求的方法 这种方法被称为 基于性能导航 (PBN) 基于性能导航 (PBN) PBN 概念明确了特定空域概念下拟实施的运行, 对航空器 RNAV 系统的精度 完好性 可用性 连续性和功能性等方面的性能要求 PBN 概念标志着由基于传感器导航向 PBN 的转变 导航规范中明确了性能要求, 以及可选用于满足性能要求的导航传感器和设备 这些导航规范制定得非常详尽, 便于为各国和各运营人提供具体的实施指导, 促进全球和谐统一 在 PBN 中, 一般的导航要求是依据运行要求来规定的 然后, 运营人对能够满足这些要求的可选技术和导航服务进行评估 因此, 运营人有机会选择一种更具成本效益的方案, 而不是一个作为运行要求的一部分强加的解决方案 只要 RNAV 系统能够提供预期性能, 技术的日新月异不要求对运行本身进行重新审查 作为国际民航组织未来工作的一部分, 预计将评估其他满足导航规范要求的方法, 并在适当的时候纳入适用的导航规范 与基于导航传感器制定空域和超障准则的方法相比,PBN 具有下述优点 : a) 减少维护特定传感器航路和程序的需要, 并降低相关成本 ; b) 无需为导航系统的每次改进规定特定传感器运行要求, 从而避免高昂的成本支出 ; c) 便于更有效地利用空域 ( 航路布局 燃油效率及减噪 ); I-(iii)

10 I-(iv) 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 d) 明确 RNAV 系统使用方式 ; e) 提供一组供全球使用的数量有限的导航规范, 简化运营人的运行审批程序 在空域概念内,PBN 要求将受到通信 监视和空中交通管理环境 导航基础设施, 以及为满足空中交通管理应用所需的功能和运行能力的影响 PBN 性能要求还要取决于可以使用哪些可恢复的 非 RNAV 导航方法, 以及需要何种程度的冗裕度以确保功能的连续性 在 PBN 概念的发展过程中人们认识到, 先进的航空器 RNAV 系统正在达到可以预期的导航性能精度水平, 加之相应的功能水平, 使更有效地利用空域成为可能 还应考虑的是,RNAV 系统已经发展了 40 多年, 大量的各种不同系统已经实施 PBN 主要用于明确导航要求, 而不考虑达到这些要求所采用的方法 目的与范围 本手册明确了 RNAV 与 RNP 的关系以及选择其中之一作为某一空域概念下导航要求的优点和局限性 它还就如何实施 RNAV 和 RNP, 以及如何保证性能要求适合于预期应用, 为各国 空中交通服务提供者和空域用户提供实际指导 鉴于许多空域结构基于现行的 RNAV 应用, 并且运营人为每种应用获取不同合格认证和运行许可需要支付高昂的成本, 本手册支持评估使用现有导航规范实施导航应用的做法 其主要目的是提供指导方法, 确定是否可能通过对空域概念 导航应用和 / 或基础设施做出适当的调整来利用现有导航规范, 而无需给特定空域内的运行强加高成本的合格认证要求 当分析确定需要一项新标准时, 本手册说明建立新标准所需的步骤 这种方法通过国际民航组织的支持, 可以避免不必要地增加标准 基于性能导航 (PBN) 术语 任何 PBN 运行的两个基本方面, 包括适当导航规范的要求以及满足系统运行的导航设备基础设施要求 ( 陆基和星基 ) 导航规范是一组对航空器和机组人员的要求, 以满足规定的空域概念下导航应用的需要 导航规范不仅规定了 RNAV 系统的性能要求, 还包括系统的功能要求, 如执行曲线航径程序或航路平行偏置飞行等的能力 RNAV 和 RNP 系统基本是相似的, 主要区别在于机载性能监视和告警要求 包含机载导航性能监视和告警要求的被称为 RNP 规范, 无这类要求的则为 RNAV 规范 能够满足 RNP 规范性能要求的区域导航系统被称为 RNP 系统 在阐述 PBN 概念及编制相关术语的过程中, 所需导航性能和特别运行要求研究小组 (RNPSORSG) 清楚地认识到, 使用与 RNAV 相关的表述可能会引起复杂性 各国和各国际组织应该特别注意本手册的术语解释及第 I 卷 A 部分第 1 章

11 内容概要 I-(v) 因为每种导航规范均确定了具体的性能要求, 所以获得某一 RNP 规范合格审定的航空器, 并非自动获得所有的 RNAV 合格审定 同样, 获得具有高精度要求的 RNP 或 RNAV 合格审定 ( 如 RNP 0.3 规范 ) 的航空器, 并非自动获得低精度要求的导航规范合格审定 ( 如 RNP 4) 过渡战略 向 PBN 过渡 预计未来所有 RNAV 应用都将以性能规范而不是特定导航传感器来确定导航要求 对于在本手册出版前已经实施的运行, 可能不一定需要向 PBN 过渡 但是, 对功能和运行要求进行的修订, 其规范的制定和公布, 应该遵循本手册中所规定的步骤和说明 向 RNP 规范过渡 作为 20 世纪 90 年代业内决策的产物, 大多数现代 RNAV 系统都具备机载性能监视与告警能力, 因此所制定的供这些系统使用的导航规范, 可被称为 RNP 许多 RNAV 系统虽然具有极高的精度, 并且具有 RNP 系统提供的许多功能, 但是它们并不能对其性能提供保证 有鉴于此, 在空域要求并非必须使用 RNP 系统的情况下, 为避免给运营人造成不必要的支出, 许多新的及现有的导航要求将继续针对 RNAV 系统而非 RNP 系统 因此, 预计 RNAV 和 RNP 运行将会多年共存 然而,RNP 系统能够提高运行的完好性, 尤其是可以允许更小的航路间距, 并且能够提供充分的完好性, 仅允许 RNP 系统用于某一特定空域的导航 因此,RNP 系统的使用可以在安全 运行和效率方面带来巨大好处 虽然 RNAV 和 RNP 应用将会共存多年, 但是我们期待随着配备有 RNP 系统航空器比例的增加和过渡成本的降低, 将会逐步过渡到 RNP 应用

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13 目录 内容概要 目录 前言 参考书目 缩略语 术语解释 页 I-(iii) I-(vii) I-(xi) I-(xv) I-(xvii) I-(xix) A 部分基于性能导航的概念 第 1 章 基于性能导航的描述 I-A 引言 I-A 概述 I-A 优点 I-A 基于性能导航的内容 I-A 基于性能导航的范围 I-A 侧向性能 I-A 垂直性能 I-A 导航规范 I-A 导航设备基础设施 I-A 导航应用 I-A 未来发展 I-A-1-7 第 2 章 空域概念 I-A 引言 I-A 空域概念 I-A 以运行区域划分的空域概念 I-A 洋区和偏远陆地 I-A 陆地航路 I-A 终端空域 : 进场和离场 I-A 进近 I-A-2-4 I-(vii)

14 I-(viii) 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 第 3 章 利害攸关方对基于性能导航的使用 I-A 引言 I-A 空域规划 I-A 仪表飞行程序设计 I-A 引言 I-A 非 RNAV: 常规程序设计 I-A 引入针对特定传感器的 RNAV 程序设计 I-A RNP 程序设计 (PBN 前身 ) I-A PBN 程序设计 I-A 适航和运行审批 I-A 概述 I-A 适航审批程序 I-A 满足 RNAV-X 运行要求的 RNAV 系统的审批 I-A 满足 RNP-X 运行要求的 RNP 系统的审批 I-A 运行审批 I-A RNAV 审批的一般程序 I-A 飞行机组人员培训 I-A 导航数据库管理 I-A 飞行机组人员和空中交通运行 I-A-3-10 B 部分实施指南 第 1 章 实施过程介绍 I-B 引言 I-B 过程概述 I-B 新导航规范的制定 I-B-1-1 第 2 章 过程 1: 确定要求 I-B 引言 I-B 过程 1 启动源 I-B 过程 1 的具体步骤 I-B 步骤 1: 制定空域概念 I-B 步骤 2: 评估现有机队能力和可用导航设备基础设施 I-B 步骤 3: 评估现有空中交通服务监视系统 通信设施和空中交通管理系统 I-B 实施步骤 4: 确定必要的导航性能和功能要求 I-B-2-6

15 目录 I-(ix) 第 3 章 过程 2: 确定用于实施的国际民航组织导航规范 I-B 引言 I-B 过程 2 的输入 I-B 过程 2 的具体步骤 I-B 步骤 1: 查阅第 II 卷中的国际民航组织导航规范 I-B 步骤 2: 确定应用于特定通信 导航和监视 / 空中交通管理环境中的国际民航组织导航规范 I-B 步骤 3: 权衡空域概念与导航功能要求 ( 如果需要的话 ) I-B-3-2 第 4 章 过程 3: 规划与实施 I-B 引言 I-B 过程 3 的输入 I-B 过程 3 的具体步骤 I-B 步骤 1: 制定安全计划 I-B 步骤 2: 验证空域概念的安全性 I-B 步骤 3: 程序设计 I-B 步骤 4: 程序的地面验证 I-B 步骤 5: 实施决定 I-B 步骤 6: 飞行校验与飞行验证 I-B 步骤 7: 空中交通管理系统整合的考虑事项 I-B 步骤 8: 宣传和培训材料 I-B 步骤 9: 确定运行实施日期 I-B 步骤 10: 实施后的审查 I-B-4-7 第 5 章 制定新导航规范的指导原则 I-B 引言 I-B 制定新导航规范的步骤 I-B 步骤 1: 可行性评估与商业案例 I-B 步骤 2: 制定导航规范 I-B 步骤 3: 明确和制定国际民航组织的相关规定 I-B 步骤 4: 安全评估 I-B 步骤 5: 后续工作 I-B-5-2 第 I 卷附篇 附篇 1 区域导航 (RNAV) 系统 I-A 目的 I-A1-1

16 I-(x) 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 2. 背景 I-A RNAV 系统 基本功能 I-A RNP 系统 基本功能 I-A RNAV 和 RNP 的具体功能 I-A1-5 附篇 2 数据处理 I-A 航空数据 I-A 数据的精确性和完好性 I-A 航空数据的提供 I-A 航空数据的修改 I-A2-3

17 前言 本手册由两卷组成 : 第 I 卷 概念与实施指南 第 II 卷 实施区域导航 (RNAV) 和所需导航性能 (RNP) 第 I 卷的编排和内容 : A 部分 基于性能导航 (PBN) 概念, 包含三章 : 第 1 章 基于性能导航的描述, 解释了 PBN 概念, 并着重强调导航规范的标识以及 RNAV 与 RNP 的区别 本章是本手册的基础 第 2 章 运行概念, 描述 PBN 实施环境, 并且阐明 PBN 并非是孤立存在的, 而是空域概念的一个组成部分 该章还阐明, 在空域概念中,PBN 是通信 导航和监视 / 空中交通管理的支持手段之一 第 3 章 利害攸关方对基于性能导航的运用, 说明空域规划人员 程序设计人员 适航当局 管制员和驾驶员如何使用 PBN 该章由上述各类行业的专家撰写, 专供各行非专业人士使用 B 部分 实施指导, 包含基于三个过程的五个章节, 旨在为 PBN 的实施提供实际指导 第 1 章 实施过程介绍, 概述三个实施过程, 鼓励在实施 PBN 时使用现行导航规范 第 2 章 过程 1: 确定要求, 概述国家或地区通过明确空域概念来确定其 PBN 战略和运行要求的各个步骤 第 3 章 过程 2: 确定用于实施的国际民航组织导航规范, 阐述明确导航要求后, 应该如何使用现行导航规范以满足所确定的要求 第 4 章 过程 3: 规划与实施, 为开展实施的有关活动和工作提供指导 第 I 卷的附篇 第 5 章 制定新导航规范的指导原则, 概述了在现行导航规范难以满足空域概念要求时, 国家或地区应该如何推进工作 附篇 1 区域导航 (RNAV) 系统, 解释何为 RNAV 系统, 如何运行及其优点所在 该附篇主要供空中 I-(xi)

18 I-(xii) 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 交通管制员和空域规划人员使用 附篇 2 数据处理, 供任何参与数据链工作的人员使用, 包括从导航数据库检查到导航数据库打包整个过程 该附篇对复杂的问题做出了简单明了的说明 特别说明 本卷很大种程度上以实施 RNAV 运行的国家所积累的经验为基础 第 I 卷中所论及的 PBN 概念是个值得关注的例外, 因为这是一个新的概念, 不应将其仅仅视为 RNP 概念的重塑或者延伸 见 A 部分的第 1 章 本卷不应孤立地阅读, 它是第 II 卷 实施区域导航 (RNAV) 和所需导航性能 (RNP) 的一个组成部分和补充 应该提请注意的是与 RNP 概念 ( 参见 Doc 9613 号文件, 第二版, 原文件名为 所需导航性能 (RNP) 手册 ) 相关的 RNP 类型和 RNP 值一类的表述在 PBN 概念中不再使用, 并将在所有国际民航组织的材料中予以删除 本手册的历史 未来空中航行系统 (FANS) 特别委员会认识到, 过去多年来最常用来表明所需导航能力的方法是强制配备某种设备 这就制约了对现代机载设备的最佳利用 为了克服这一问题, 委员会制定了所需导航性能能力 (RNPC) 概念 未来空中航行系统将所需导航性能能力确定为相应包容度水平下, 沿指定或选定航迹的侧向偏离参数或沿航迹定位精度参数 所需导航性能能力概念得到国际民航组织理事会的批准, 并指定审查间隔总概念专家组 (RGCSP) 对其做进一步审议 1990 年, 审查间隔总概念专家组注意到能力和性能有明显区别, 并且空域规划依赖于测定的性能, 而非固有的设计能力, 因此将所需导航性能能力改变为所需导航性能 (RNP) 审查间隔总概念专家组随后进一步发展了 RNP 概念, 将其扩展成为对规定空域内运行所需导航性能的说明, 并建议特定的 RNP 类型应该定义空域内所有用户应具有的导航性能, 使之与空域内所能提供的导航能力相匹配 正如同未来空中航行系统所设想的,RNP 类型将由一个单一的精度数值来明确 人们发现这适用于偏远和洋区地区, 就陆地的 RNAV 应用而言, 航路间隔有关指导是不充分的 这是由于若干因素造成的, 包括为航空器导航系统设定性能和功能标准 在可用空域的限定范围内工作, 以及使用更为可靠的通信 监视和空中交通管理环境 另一个原因是由于 RNAV 能力的逐步发展以及需要从安装的设备上尽早获取利益等所引发的实际考虑 这就导致了具有相同导航精度的不同导航能力规范 人们注意到, 随着垂直导航 (3D) 和时间导航 (4D) 的引入, 以及空中交通管理后来将其用于提高空域容量和效率, 这种发展将不会停止 以上考虑给早期负责在陆地空域实施 RNAV 运行的机构造成了极大的困难 在解决这些困难的过程中, 概念 术语和定义出现了极大的混乱 结果, 实施的差异导致了 RNP 应用的不统一 2003 年 6 月 3 日, 国际民航组组织空中航行委员会针对全球导航卫星系统专家组 (GNSSP) 第四次会议的建议 采取行动, 指定所需导航性能和特别运行要求研究小组 (RNPSORSG) 负责解释所需导航性能 (RNP) 相

19 前言 I-(xiii) 关的若干问题 所需导航性能和特别运行要求研究小组审查了国际民航组织的 RNP 概念, 考虑了早期应用经验和当前行业趋势 利害攸关方的需求和现行的区域实施情况 小组就 RNP 与 RNAV 系统功能和应用方面的关系达成了共识, 并制定了 PBN 概念, 使统一现行全球范围内的实施成为可能, 并为和谐的未来运行奠定了基础 虽然本手册介绍了就 2D 和 RNAV 进近应用达成的一致意见, 但是最新获得的 RNP 经验得出这样的结论 : 随着 3D 和 4D 应用的发展, 将需要评估这一发展趋势对 PBN 概念的影响, 并相应地更新本手册 本手册取代 所需导航性能 (RNP) 手册 (Doc 9613 号文件, 第二版 ), 相应影响到国际民航组织的若干文件, 包括 : 附件 11 空中交通服务 空中航行服务程序 空中交通管理 (PANS-ATM) (Doc 4444 号文件 ) 空中航行服务程序 航空器的运行 第 I 卷和第 II 卷 (PANS-OPS) (Doc 8168 号文件 ) 地区补充程序 (Doc 7030 号文件 ) 空中交通服务规划手册 (Doc 9426 号文件 ) 确定最小间隔的空域规划方法手册 (Doc 9689 号文件 ) 未来的发展 欢迎参与 PBN 发展与实施的各方就本手册提出意见 请将意见寄至 : The Secretary General International Civil Aviation Organization 999 University Street Montréal, Quebec, Canada H3C 5H7

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21 参考书目 注 : 本手册参照的有关文件受到基于性能导航的影响 国际民航组织文件 附件 4 航图 附件 6 航空器的运行 第 I 部分 国际商用航空运输 飞机 附件 6 航空器的运行 第 II 部分 国际通用航空 飞机 附件 8 航空器的适航性 附件 10 航空电信 第 I 卷 无线电通信辅助设备 附件 11 空中交通服务 附件 15 航空情报服务 附件 17 保安 空中航行服务程序 空中交通管理 (PANS-ATM) (Doc 4444 号文件 ) 空中航行服务程序 航空器的运行 第 I 卷和第 II 卷 (PANS-OPS) (Doc 8168 号文件 ) 地区补充程序 (Doc 7030 号文件 ) 空中交通服务规划手册 (Doc 9426 号文件 ) 全球导航卫星系统 (GNSS) 手册 (Doc 9849 号文件 ) 确定最小间隔的空域规划方法手册 (Doc 9689 号文件 ) 无线电导航辅助设备测试手册 (Doc 8071 号文件 ) 安全管理手册 (SMM) (Doc 9859 号文件 ) 第 311 号通告 ( 草案 ) 第一版 支持空中交通服务的广播式自动相关监视的评估和实施指导 I-(xv)

22 I-(xvi) 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 欧洲民用航空设备组织 (EUROCAE) 文件 最低运行性能标准 : 用于导航辅助手段的机载全球定位系统接收设备 (ED-72A) 最低航空系统性能标准 : 区域导航 (RNAV) 的所需导航性能 (ED-75B) 航空数据处理标准 (ED-76) 航空信息标准 (ED-77) 航空无线电技术委员会文件 航空数据处理标准 (DO-200A) 航空信息标准 (DO-201A) 最低运行性能标准 : 使用全球导航卫星系统的机载补充导航设备 (DO-208) 最低航空系统性能标准 : 区域导航的所需导航性能 (DO-236B) 航空无线电公司 (ARINC) 424 号文件 ARINC 导航系统数据库规范 ARINC 导航系统数据库规范 ARINC 导航系统数据库规范 ARINC 导航系统数据库规范

23 I-(xvii) 缩略语 ABAS 机载增强系统 ADS-B 广播式自动相关监视 ADS-C 合约式自动相关监视 AFM 航空器飞行手册 AIP 航行资料汇编 ANSP 空中航行服务提供者 APV 垂直引导进近程序 ATM 空中交通管理 ATS 空中交通服务 CDI 偏航指示器 CDU 控制和显示装置 CFIT 可控飞行撞地 CRC 循环冗余码校验 CRM 碰撞风险模型 DME 测距仪 DTED 数字地形标高数据 EASA 欧洲航空安全局 ECAC 欧洲民航会议 EUROCAE 欧洲民航电子设备组织 EUROCONTROL 欧洲空中航行安全组织 FAA 联邦航空局 FTE 飞行技术误差 FMS 飞行管理系统 FRT 固定半径过渡 GBAS 陆基增强系统 GNSS 全球导航卫星系统 GPS 全球定位系统 GRAS 陆基区域增强系统 INS 惯性导航系统 IRS 惯性参照系统 IRU 惯性参照装置

24 基于性能导航手册 I-(xviii) 第 I 卷概念与实施指南 JAA 联合航空局 LNAV 侧向导航 MCDU 多功能控制与显示装置 MEL 最低设备要求清单 MNPS 最低导航性能规范 MSA 最低扇区高度 NAA 国家适航当局 NAVAID 导航设备 NSE 导航系统误差 OEM 原始设备制造商 PBN 基于性能导航 PSR 一次监视雷达 RAIM 接收机自主完好性监视 RF 固定半径至定位点 RNAV 区域导航 RNP 所需导航性能 SBAS 星基增强系统 SID 标准仪表离场 SSR 二次监视雷达 STAR 标准仪表进场 STC 补充型号合格证 TLS 目标安全水平 TSE 总系统误差 VNAV 垂直导航 VOR 甚高频全向无线电信标

25 术语解释 机载增强系统 (ABAS) 一种增强系统, 用于增强和 / 或综合从全球导航卫星系统其他部件和航空器机载设备获取的信息 注 : 机载增强系统最常见的形式是接收机自主完好性监视 (RAIM) 空域概念空域概念给出了空域内运行的概要和预定框架 制定空域概念是为了实现明确的战略目标, 如提高安全 增加空中交通容量, 以及减少环境影响等 空域概念可以根据通信 导航和监视 / 空中交通管理设想包含实际空域结构及其用户的具体细节, 如空中交通服务航路结构 最小间隔 航路间距和超障裕度等 垂直引导近进程序 (APV) 利用侧向和垂直引导, 但是并未达到精密进近和着陆运行要求的仪表程序 区域导航 (RNAV) 一种导航方式, 允许航空器在地面导航设备覆盖范围内, 或在机载自主导航设备的工作范围之内, 或二者的组合, 沿任一期望的航径飞行 注 : 区域导航包括基于性能导航, 以及其他未达到基于性能导航规定的区域导航运行 区域导航航路为使用能够实施区域导航的航空器建立的空中交通服务航路 空中交通服务监视服务 表示直接由空中交通服务监视系统提供的服务 空中交通服务监视系统泛指能够识别航空器的各种系统, 如广播式自动相关监视 一次监视雷达 二次监视雷达或任何类似陆基系统 注 : 类似陆基系统指已经通过比较评估或其他方法证明达到或优于单脉冲二次雷达安全和性能水平的系统 循环冗余码校验 (CRC) 一种用于二进制数据的数学运算法则, 为防止数据丢失或变更提供一定程度的保障 混合导航环境可在同一空域内使用不同导航规范的环境 ( 如同一空域内的 RNP 10 航路和 RNP 4 航路 ) 或传统导航与 RNAV 或 RNP 同时运行的环境 导航设备 (navaid) 基础设施 导航设备基础设施是指满足导航规范要求的星基和 / 或陆基导航设备 导航应用按照设定的空域概念, 在航路 程序和 / 或规定的空域范围应用导航规范及配套导航系统基础设施 注 : 导航应用是实现设定空域概念战略目标的要素之一, 此外还包括通信 监视和空中交通管理程序 导航功能导航系统为满足空域概念要求必须具备的具体能力 ( 如执行航段过渡 平行偏置能力 等待航 I-(xix)

26 I-(xx) 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 线 导航数据库等 ) 注 : 导航的功能性要求是选择特定导航规范的要素之一 每个导航规范的导航功能 ( 功能性要求 ) 见第 II 卷 B 部分和 C 部分 导航规范对于航空器和机组人员的一组要求, 以支持指定空域内 PBN 的运行 有两类导航规范 : RNAV 规范基于区域导航的导航规范, 不要求性能监视和告警, 以前缀 RNAV 标示, 如 RNAV 5 RNAV 1 RNP 规范基于区域导航的导航规范, 要求性能监视和告警, 以前缀 RNP 标示, 如 RNP 4 RNP APCH 注 : 基于性能导航手册 (Doc 9613 号文件 ) 第 II 卷有导航规范的详细指导 基于性能导航以沿空中交通服务航路运行 实施仪表进近程序或在指定空域运行的航空器性能要求为基础的区域导航 注 : 导航规范中的性能要求, 是为满足特定空域概念下拟实施的运行所需的精度 完好性 连续性 可用性和功能性要求 程序管制 使用非空中交通服务监视系统的信息提供的空中交通管制服务 接收机自主完好性监视 (RAIM) 机载增强系统 (ABAS) 的一种方式, 只使用全球定位系统信号或利用气压高度辅助来确定全球定位系统信号的完好性 这种技术是通过检验冗余伪距测量的一致性来实现的 接收机 / 处理器要执行接收机自主完好性监视功能, 除了定位所需的卫星外, 至少还需要接收到另外一颗具有合适几何构型的卫星信号 RNAV 运行使用区域导航方式实施 RNAV 应用的航空器运行 RNAV 运行包括本手册中未包含的其他区域导航运行 RNAV 系统一种区域导航系统, 使航空器在地基导航系统信号覆盖范围内, 或在机载自主导航设备的工作能力范围之内, 或者二者的组合, 沿任一期望的航径飞行 RNAV 系统可以作为飞行管理系统 (FMS) 的一部分 RNP 运行 使用 RNP 系统实施 RNP 导航应用的航空器运行 RNP 航路为遵循 RNP 导航规范的航空器运行建立的空中交通服务航路 RNP 系统支持机载性能监视与告警的区域导航系统 星基增强系统 (SBAS) 一个覆盖广泛的增强系统, 用户接收卫星发射机发出的增强信号 标准仪表进场 (STAR) 带有标识的仪表飞行规则 (IFR) 进场航路, 该航路将通常位于空中交通服务航路上的某一重要位置点与公布的仪表进近程序起始点相连接

27 术语解释 I-(xxi) 标准仪表离场 (SID) 带有标识的仪表飞行规则 (IFR) 离场航路, 该航路将机场或机场特定跑道与通常位于有标识的空中交通服务航路上的某一重要的航路飞行阶段起始点相连接

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29 A 部分 基于性能导航的概念

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31 第 1 章 基于性能导航的描述 1.1 引言 概述 基于性能导航 (PBN) 的概念规定, 必须为航空器 RNAV 系统在配备适宜的导航基础设施的情况下根据特定空域概念下拟实施的运行, 确定在精度 完好性 可用性 连续性和功能性方面所需达到的性能要求 就此而言,PBN 概念标志着从基于传感器导航向 PBN 的转变 导航规范中明确了性能要求, 以及可选用于满足性能要求的导航传感器和设备 这些导航规范为各国和各运营人提供具体的实施指导, 以促进全球和谐统一 在 PBN 中, 首先依据运行要求确定一般导航要求 然后, 运营人评估可选技术和导航服务 所选择的解决方案, 对运营人而言将是一个最具成本效益的方案, 但不是作为运行要求的一部分强加的方案 只要 RNAV 系统能够提供预期性能, 技术的日新月异就不再需要对运行本身进行重新审查 优点 与基于传感器制定空域和超障准则的方法相比,PBN 具有若干优点 例如, 基于性能导航 : a) 减少维护特定传感器航路和程序的需要, 并降低相关成本 例如, 移动一个甚高频全向无线电信标台会影响到数十个程序, 因为甚高频全向无线电信标可能用于航路 甚高频全向无线电信标进近 复飞等 增加新的特定传感器程序将增加这类成本 可用导航系统的快速发展, 将很快使特定传感器航路和程序的成本变得不堪承受 ; b) 无需为导航系统的每次改进规定特定传感器运行要求, 从而避免高昂的成本支出 随着卫星导航服务的扩大, 预计将继续保持不同航空器 RNAV 系统的多样化 随着增强系统 ( 如星基增强系统 陆基增强系统和陆基区域增强系统等 ) 的发展, 最初的基础全球导航卫星系统设备正在不断改进, 而伽利略系统的引入和全球定位系统与全球轨道卫星导航系统的现代化, 将进一步改善全球导航卫星系统的性能 全球导航卫星系统 / 惯性导航的使用也在扩大 ; c) 便于更有效地利用空域 ( 航路布局 燃油效率 减噪等 ); d) 明确 RNAV 系统使用的方式 : e) 提供若干组供全球使用的导航规范, 简化运营人的运行审批程序 I-A-1-1

32 I-A-1-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 基于性能导航的内容 PBN 是空域概念的支持手段之一 通信 空中交通服务监视和空中交通管理也是空域概念不可缺少的要素 如图 I-A-1-1 所示 PBN 概念依赖于 RNAV 系统的使用 PBN 应用有两个核心的输入要素 : 1) 导航设备基础设施 ; 2) 导航规范 ; 在空域概念下将上述两个要素应用于空中交通服务航路和仪表程序, 便产生第三个要素 : 3) 导航应用 空域概念 通信导航监视空中交通管理 基于性能导航的概念 导航应用 导航规范 导航设备基础设施 图 1-A-1-1 基于性能导航概念

33 A 部分基于性能导航的概念第 1 章基于性能导航的描述 I-A 基于性能导航的范围 侧向性能 由于与原 RNP 概念相关的历史原因,PBN 现在只限于线性侧向性能要求和时间约束的运行 因此, 本手册未考虑角度侧向性能要求的运行 ( 即具有 APV-I 和 APV-II 全球导航卫星系统性能水平垂直引导的进近和着陆运行, 以及仪表着陆系统 / 微波着陆系统 /GPS 着陆系统精密进近和着陆运行 ) 注 : 虽然目前 基于性能导航手册 未提供任何定义纵向飞行技术误差的导航规范 ( 到达时间或 4D 管制 ), 但是 RNAV 和 RNP 规范规定了侧向和纵向维度的精度要求, 使今后制定飞行技术误差的导航规范成为可能 ( 有关纵向性能的详细论述, 见第 II 卷 A 部分第 2 章的 和图 I-A-1-2) 规定航径 规定航径 a) PBN: 线性侧向性能要求, 如 RNP和 RNAV 规范 b) 非 PBN: 角度侧向性能要求, 如 APV I和 APV II 图 1-A-1-2 基于性能导航的侧向性能要求 垂直性能 与侧向监视和超障不同, 气压垂直导航系统 ( 见第 II 卷附篇 A) 既没有垂直位置误差告警, 其 95% 的所需系统总精度与性能之间也不存在双倍的关系 因此, 气压垂直导航不被视为垂直 RNP 1.2 导航规范 导航规范是各国制定适航和运行审批材料的基础 导航规范会详细说明 RNAV 系统在精度 完好性 可用性和连续性方面所要求的性能 ;RNAV 系统必须具备哪些导航功能 ; 哪些导航传感器必须整合到 RNAV 系统, 以及对机组人员有哪些要求 国际民航组织导航规范载于本手册第 II 卷 导航规范既可以是 RNP 规范, 也可以是 RNAV 规范 RNP 规范包含对机载自主性能监视和告警的

34 I-A-1-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 要求, 而 RNAV 规范则不包含此方面的要求 机载性能监视与告警 机载性能监视与告警是决定导航系统是否符合 RNP 应用必要安全水平的主要因素 它与侧向和纵向导航性能两者相关, 并且能够帮助机组发现导航系统没有达到或不能保障 10 5 的导航完好性要求 有关机载性能监视与告警和导航误差的具体内容, 见第 II 卷 A 部分 RNP 系统改善了运行的完好性 这可以使航路间距更小, 也能够提供更充分的完好性, 使特定空域内的导航只能使用 RNAV 系统进行导航 因此,RNP 系统可以在安全 运行和效率方面提供显著的效益 导航功能要求 RNAV 和 RNP 规范都包含导航功能要求 这些功能要求基本包括 : a) 持续显示航空器位置的功能, 航空器位置是相对于驾驶员主视野内的航行显示器航迹而言的 ; b) 显示至正在使用的航路点距离和方位 ; c) 显示至正在使用的航路点地速或时间 ; d) 导航数据存储功能 ; e) 正确提示 RNAV 系统, 包括传感器的故障 更为完备的导航规范还包括对导航数据库 ( 见附篇 2) 和执行数据库程序能力的要求 RNP 和 RNAV 规范的标识 洋区 偏远陆地 航路和终端运行 就洋区 偏远陆地 航路和终端运行而言,RNP 规范以 RNP X 标识, 如 RNP 4 RNAV 规范标识为 :RNAV X, 如 RNAV 1 如果两个导航规范共用一个 X 数值, 可以使用前缀加以区分, 如高级 RNP 1 (Advanced-RNP 1) 和基础 RNP 1 (Basic-RNP 1) 对 RNP 和 RNAV 标识而言, 符号 X ( 指明时 ) 均表示在空域 航路或程序范围内运行的所有航空器至少在 95% 的飞行时间里, 可以达到以海里计的侧向导航精度 注 : 航行误差组成和告警详见第 II 卷 A 部分 2.2 和图 I-A-1-3

35 A 部分基于性能导航的概念第 1 章基于性能导航的描述 I-A-1-5 导航规范 RNP 规范包括对机载性能监视与告警的要求 RNAV 规范不包括对机载性能监视与告警的要求 标识 RNP X 标识 RNAV X 图 I-A-1-3 导航规范标识 ( 不包括用于最后进近的规范 ) 进近 进近导航规范包含仪表进近的各个航段 RNP 规范的标识将 RNP 作为前缀, 后接一个词语缩写, 如 RNP APCH 或 RNP AR APCH 没有 RNAV 进近规范 理解 RNAV 和 RNP 标识 把导航精度用做导航规范标识的一部分时, 应该注意到导航精度只是导航规范包含的许多性能要求之一 见示例 因为每一个导航规范都明确了具体的性能要求, 所以获得使用某一 RNP 规范适航审批的航空器, 并非就自动获得所有 RNAV 规范的适航审批 同样地, 获得高精度要求的 RNP 或 RNAV 规范 ( 如 RNP 0.3 规范 ) 适航审批的航空器, 并非就自动获得低精度要求的导航规范 ( 如 RNP 4) 适航审批 例如, 获得基本 RNP 1 适航审批的航空器自动获得 RNP 4 适航审批似乎是合乎逻辑的, 但是实际情况并非如此 满足较高精度要求的航空器, 并不一定符合较低精度要求导航规范的某些功能要求

36 I-A-1-6 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 示例 1 标识 RNAV 1 是指包含 1 海里导航精度要求及其他许多性能要求的 RNAV 规范 虽然标识 RNAV 1 可能意味着 1 海里 ( 侧向 ) 导航精度是唯一要求的性能标准, 但事实并非如此 就像所有导航规范那样, 本手册第 II 卷中的 RNAV 1 规范包括对机组人员和机载导航系统的所有要求 注 : 导航规范标识是对所有性能和功能性要求的简称 涉及 RNAV 和 RNP 标识的飞行计划 采用人工或自动的方式发布飞行计划, 告知空中交通管制航空器具有沿空中交通服务航路 程序或在空域内飞行的能力 有关飞行计划程序的论述, 见 空中航行服务程序 空中交通管理 (PANS-ATM) (Doc 4444 号文件 ) 兼顾不一致的 RNP 标识 现行标识 RNP 10 与 PBN 的 RNP 和 RNAV 规范不一致 RNP 10 不包括对机载性能监视与告警的要求 为了与 PBN 概念相一致, 在本手册中,RNP 10 被称为 RNAV 10 将 RNP 10 航路更名为 RNAV 10 航路及重新进行运行审批等是一项涉及面广 费用昂贵的工作, 成本效益低下 因此, 任何现行的或新的运行审批, 都将继续使用 RNP 10 来标识, 任何制图说明都将采用 RNP 10 来描述 ( 见图 I-A-1-4) 导航规范 RNAV 规范 RNP 规范 标识 RNAV 10 (RNP 10) 洋区和偏远陆地导航应用 标识 RNAV 5 RNAV 2 RNAV 1 航路和终端导航应用 标识 RNP 4 洋区和偏远陆地导航应用 标识 RNP 2 ( 待定 ) 基本 -RNP 1 高级 -RNP 1 ( 待定 ) RNP APCH RNP AR APCH 应用于飞行的各个阶段 标识 RNP 额外要求待定 ( 如 3D 4D) 图 I-A-1-4 兼顾当前和未来的标识

37 A 部分基于性能导航的概念第 1 章基于性能导航的描述 I-A 过去, 美国和欧洲民用航空会议 (ECAC) 各成员国使用不同标识的地区性 RNAV 规范 欧洲民用航空会议的 RNAV 应用 (P-RNAV 和 B-RNAV) 将继续仅在这些国家内使用 随着时间的推移, 欧洲民航会议的 RNAV 应用将向国际性的 RNAV 1 和 RNAV 5 导航规范过渡 2007 年 3 月, 美国从 A 型和 B 型 USARNAV 过渡到了 RNAV 1 导航规范 最低导航性能规范 (MNPS) 在北大西洋空域运行的航空器要符合最低导航性能规范 因为最低导航性能规范的强制性及未来实施的不确定性, 上述标识框架中有意未纳入最低导航性能规范 最低导航性能规范的要求载于 北大西洋地区空中航行综合指导和信息材料 (NAT Doc 001 号文件 ) ( 可从 获取 ) 未来 RNP 标识 未来空域概念下的 RNP 规范可能在不改变导航精度要求的情况下, 需要有额外功能, 例如可能包括对垂直 RNP 和基于时间 (4D) 能力的要求 本手册的后续发展将给出这类规范的标识 1.3 导航设备基础设施 导航设备基础设施指陆基或星基导航设备 陆基导航设备包括测距仪和甚高频全向无线电信标 星基导航设备包括在附件 10 航空电信 中规定的全球导航卫星系统构成要素 1.4 导航应用 导航应用是指按照空域概念, 将导航规范和相关导航设备基础设施应用于空中交通服务航路 仪表进近程序和 / 或规定空域 RNP 应用由 RNP 来支持 ;RNAV 应用由 RNAV 规范来支持 示例 2 对此进行了说明 1.5 未来发展 尽管时间表和运行要求目前还难以确定, 从 PBN 的角度来看, 导航应用将从 2D 向 3D/4D 过渡 因此, 机载性能监视与告警仍需要在垂直平面 ( 垂直 RNP) 方面得到发展, 而当前工作主要致力于统一纵向和线性性能要求 也可能在未来 PBN 的范围内, 还将包括与进近和着陆相关的角性能要求 同样,PBN 也将可能涵盖直升机专用导航规范和悬停功能要求 随着对全球导航卫星系统的日益依赖, 空域概念的发展将越来越需要确保导航 通信 空中交通服务监视支持手段的紧密整合

38 I-A-1-8 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 示例 2 本手册第 II 卷中 RNAV 1 规范表明, 任何下述导航传感器都能符合其性能要求 : 全球导航卫星系统或测距仪 / 测距仪 / 惯性参照装置或测距仪 / 测距仪 某特定国家为达到 RNAV 1 规范性能要求所需的传感器不仅仅依赖于航空器的机载能力 在该国, 有限的测距仪设施或全球导航卫星系统政策可能促使国家当局对 RNAV 1 规范提出特定的导航传感器要求 正因为如此,A 国的 航行资料汇编 可能规定全球导航卫星系统作为其 RNAV 1 规范的一项要求, 因为 A 国只有全球导航卫星系统这一导航系统基础设施可供使用 B 国的 航行资料汇编 则可能提出使用测距仪 / 测距仪 / 惯性参照装置作为其 RNAV 1 规范的要求 ( 因为根据政策决定, 不允许使用全球导航卫星系统 ) 上述两种航行规范都将作为 RNAV 1 应用来实施 然而, 仅装备全球导航卫星系统并在 A 国获得 RNAV 1 规范适航审批的航空器, 将不会被批准在 B 国运行

39 第 2 章 空域概念 2.1 引言 本章阐释空域概念及其与导航应用的关系 它建立在上一章所述的 PBN 概念基础上 2.2 空域概念 空域概念可视为特定空域的总体构想或总体计划 空域概念以特定的原则为基础, 用于达到特定目标 如果空域内要引入一些变革, 空域概念就需包括一定的细节内容 例如, 一些说明空域组织与管理及各利害攸关方和空域用户作用的细节 空域概念还可描述不同的作用和责任 机制及人机关系 战略目标对空域概念的总体构想 ( 见图 I-A-2-1) 起着推动作用 这些目标通常根据空域用户 空中交通管理 (ATM) 机场 环境政策和政府政策来确定 空域概念和运行概念的功能是对这些要求做出反应 最常见的推动形成空域概念的战略目标是安全 容量 效率 环境和使用 如下文示例 1 和示例 2 所示, 战略目标能使空域概念发生变化 战略目标 安全容量效率环境使用 空域概念 图 I-A-2-1 空域概念的战略目标 I-A-2-1

40 I-A-2-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 示例 1 安全 :RNP 仪表进近程序的设计可以成为提高安全水平的一种方式 ( 通过减少可控飞行撞地 (CFIT) ) 容量 : 机场增建跑道以提升容量的计划可引发空域概念发生变化 ( 需要新的标准仪表离场和标准仪表进场方法 ) 效率 : 优化离场和进场飞行剖面的用户要求可使飞行更加省油 环境 : 减少排放 减噪航路或连续下降 / 到场 / 进近 (CDA) 的要求是空域概念变化的环境动因 使用 : 提供低于常规程序最低标准的进近方法, 保证恶劣天气下持续使用机场的要求, 可能促使为该跑道设计 RNP 进近 示例 2 尽管全球导航卫星系统主要用于导航, 它也是广播式自动相关监视应用的支柱 因此, 全球导航卫星系统定位和航迹保持功能不再 局限于 空域概念的导航支持手段 在这种情况下, 全球导航卫星系统也是空中交通服务监视的支持手段 数据链通信也是如此, 其数据供空中交通服务监视系统使用 ( 例如在广播式自动相关和导航中 ) 空域概念和导航应用 战略目标对空域概念的巨大影响对各种 支持手段 提出要求, 包括通信 导航 空中交通服务监视, 空中交通管理和飞行运行等 导航功能要求 目前在 PBN 的情况下 需要加以明确, 见本卷 B 部分第 2 章 在导航规范中要正式明确这些导航功能, 与导航设备基础设施共同支持特定的导航应用 作为空域概念的一部分, 导航应用还与通信 空中交通服务监视, 空中交通管理, 空中交通管制工具和飞行运行相关 空域概念将所有这些要素融合成一个相互关联的整体 ( 见图 I-A-2-2) 上述方法是自上而下的 : 它始于总体层面 ( 战略目标是什么? 需要什么样的空域概念?) 以确定具体要求, 即通信 导航和监视 / 空中交通管理将如何满足这一概念及其运行概念的要求 然后明确总体概念中每个支持手段所起的作用 没有任何 支持手段 可以独立发展, 即通信 空中交通服务监视和导航这些支持手段应形成一个相互关联的整体 示例可以对此加以说明

41 A 部分基于性能导航的概念第 2 章空域概念 I-A-2-3 战略目标 安全容量效率环境使用 空域概念 通信 监视 导航基于性能的概念 导航应用 ATC 工具 程序 : PANS-ATM, PNS-OPS, 飞行机组 导航规范 导航设备基础设施 图 I-A-2-2 基于性能导航和空域概念的关系 2.3 以运行区域划分的空域概念 洋区和偏远陆地 目前有两种导航应用即 RNAV 10 和 RNP 4 服务于洋区和偏远陆地的空域概念 ( 见 ) 这两类导航应用主要依靠全球导航卫星系统来支持空域概念的导航要素 在 RNAV 10 应用中不要求空中交通服务监视服务, 而 RNP 4 应用则使用合约式自动相关监视 (ADS-C) 注 :RNAV 10 沿用 RNP 10 的标识 见上一章

42 I-A-2-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 陆地航路 陆地航路的空域概念目前采用 RNAV 应用 中东 (MID) 和欧洲 (EUR) 地区使用 RNAV 5, 但从本手册出版之日起,RNAV 5 被指定为 B-RNAV ( 欧洲为基本 RNAV, 中东为 RNP 5 ( 见 ) ) 在美国,RNAV 2 应用支持陆地航路空域概念 目前, 陆地 RNAV 应用支持包括雷达监视和管制员 驾驶员直接通信 ( 话音 ) 在内的空域概念 终端空域 : 进场和离场 RNAV 应用支持包括进场和离场的现有终端空域概念 这些概念目前在欧洲 (EUR) 地区和美国使用 欧洲终端空域 RNAV 应用被称为 P-RNAV ( 精密 RNAV) 如第 II 卷所示, 尽管 RNAV 1 规范与精密 RNAV 具有相同的导航精度, 但该地区导航规范不能满足第 II 卷所示 RNAV 1 规范的所有要求 自本手册出版之日起, 以前被称为美国 B 型 RNAV 的美国终端空域应用已经遵循 PBN 概念, 现在称为 RNAV 1 基础 RNP 1 主要为无雷达 低密度的终端空域服务 预计未来将有更多的 RNP 应用规范为航路和终端空域服务 进近 进近概念包括仪表进近的所有航段, 即起始 中间 最后和复飞各个航段 它们越来越要求导航精度为 0.3 海里至 0.1 海里或更低的 RNP 规范 通常该飞行阶段具有三类 RNP 应用的特征 : 无仪表程序的新程序 取代现有程序或作为不同技术仪表程序备份的程序, 以及用于提高恶劣环境下机场可用性的程序 本手册第 II 卷中的 RNP 规范为 RNP APCH 和 RNP AR APCH

43 第 3 章 利害攸关方对基于性能导航的使用 3.1 引言 空域概念和后续导航应用的制定涉及到各类利害攸关方, 包括 : 空域规划人员 程序设计人员 航空器制造商 驾驶员和空中交通管制员 每类利害攸关方具有不同的作用和责任 PBN 的利害攸关方在不同阶段运用该概念 : 在战略层面上, 空域规划人员和程序设计人员将 PBN 概念 转化为实际的航路间距, 航空器最小间隔和程序设计 也是在战略层面上, 但在空域规划人员和程序设计人员完成工作之后, 适航和管理当局确保航空器和机组达到预计实施的运行要求 在战术层面上, 管制员和驾驶员在实时运行中使用 PBN 概念 他们依靠其他利害攸关方在战略层面完成的 准备 工作 所有利害攸关方运用 PBN 概念的全部要素, 但是每类利害攸关方往往侧重 PBN 概念的特定部分 见图 I-A-3-1 中的描述 例如, 空域规划人员更关注导航规范中导航系统性能要求 他们很关心如何达到所需的精度 完好性 连续性和可用性的性能要求, 利用导航规范中的性能要求确定航路间距和最小间隔 程序设计人员遵照与特定导航规范相关的超障标准设计仪表飞行程序 与空域规划人员不同, 程序设计人员注重导航规范的全部 ( 性能 功能和导航传感器 ) 及飞行机组程序 这些专业人员对导航设备基础设施尤为关心, 因为必须确保仪表飞行程序设计考虑到可用的或规划的导航设备基础设施 运营人所在国 / 登记国必须确保在空域内 沿空中交通服务航路或按仪表程序运行的航空器, 已经依据规定的导航规范获得适当的认证和批准 因此, 运营人所在国 / 登记国必须了解导航应用, 因为它说明了导航规范的来龙去脉 因此, 可将导航规范视为这三类 PBN 利害攸关方的基准点 这并不意味着利害攸关方只考虑导航规范, 而是导航规范是他们的关注焦点 I-A-3-1

44 I-A-3-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 空域概念 导航规范 导航基于性能的概念 导航应用 空中交通管制员 驾驶员 空域规划人员 Performance 性能 导航传感器 功能性 机组程序 导航规范 导航设备基础设施 适航当局 程序设计人员 飞行员 图 I-A-3-1 基于性能导航构成要素和各类利害攸关方的关注要点 驾驶员和管制员的定位略有不同 作为 PBN 概念的终端用户, 管制员和驾驶员更多地参与导航应用, 它包含导航规范和导航设备基础设施在内 例如, 尤其是在一个多种航空器机载设备的环境下, 管制员需要了解空中交通服务航路上 空域内或按程序飞行的航空器正使用何种类型的导航传感器 ( 例如 RNAV 1 规范可以使用全球导航卫星系统 测距仪 / 测距仪 / 惯性参照装置和 / 或测距仪 / 测距仪 ), 以了解导航设备基础设施的中断可能对运行造成的影响 驾驶员沿程序设计人员和空域规划人员设计和安排的航路运行, 而管制员则要确保这些航路上运行的航空器之间保持间隔 基于性能导航实施中的安全 PBN 概念的所有用户都关注安全问题 空域规划人员和程序设计人员, 以及航空器制造商和空中航行服务提供者 (ANSP) 需确保空域概念中相应内容符合有关安全要求 运营人所在国明确机载设备要求, 然后需要确保制造商真正达到这些要求 其他当局负责规定空域概念层面上的安全要求 这些要求是空域和程序设计的基础 同样, 这些当局也需要确保其要求得到遵守 这表明不同利害攸关方以不同方式达到安全要求 用于证明空域概念安全的方法与证明达到航空器安全要求的方法并不相同 当达到所有安全要求后, 空中交通管制员和驾驶员就必须遵守其各自的程序以保证运行安全

45 A 部分基于性能导航的概念第 3 章利害攸关方对基于性能导航的使用 I-A 空域规划 确定航空器最小间隔和航路间距是空域规划的主要元素 关于 确定最小间隔的空域规划方法手册 (Doc 9689 号文件 ) 是规划人员应参阅的重要资料 最小间隔和航路间距通常可描述为一项包括三个因素的功能 : 导航性能 航空器面临的风险以及用于降低风险的缓解措施 见图 I-A-3-2 航空器与航空器之间的间隔和空中交通服务航路间距并不完全相同 因此, 以图表形式在图 I-A-3-2 和图 I-A-3-3 中所示 等式 的复杂程度取决于两个航空器之间的间隔或航路间距标准是否确定 导航 基于性能的概念 导航应用 风险 干预 导航规范 导航设备基础设施 航路布局 运行误差 交通密度 通信 ATC 程序和工具 监视 图 I-A-3-2 用于确定间隔和空中交通服务航路间距的通用模型 导航基于性能的概念 导航应用 风险 干预 导航规范 导航设备基础设施 航路布局 运行误差 交通密度 通信 监视 ATC 程序和工具 确定无 ATC监视下战术层面使用的最小间隔 (1) (2) 确定有 ATC监视下战术层面使用的最小间隔 (1) (2) 和 (3) 确定无 ATC监视下的航路间距 确定有 ATC监视下的航路间距 : 相关 ; : 基本无关 ; (1) 这种情况下, 最小间隔基于导航设备或导航传感器或 PBN ;(2) 交通密度 = 单个航空器对 ; (3) 根据 ATC监视系统性能确定最小间隔 图 I-A-3-3 影响间隔和航路间距的因素

46 I-A-3-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 例如, 航空器与航空器的间隔通常适用于两个航空器之间, 因此交通密度的风险通常以航空器对的角度来考虑 对于航路间距, 情况并非如此 : 沿有间距的空中交通服务航路运行的空中交通量决定交通密度 这意味着如果空域内的航空器完全具有同样的导航性能, 那么预计航空器对之间的最小间隔要小于平行空中交通服务航路所需的间距 空中交通服务监视服务的可用性和所用通信类型的影响决定航路间距和最小间隔的复杂程度 如果可以使用空中交通服务监视服务, 则意味着可以通过空中交通服务干预等要求来降低风险 图 I-A-3-3 反映了间隔和航路间距的这些相互关系 基于性能导航对空域规划的影响 使用常规基于传感器的方法确定最小间隔和航路间距时, 用于确定最小间隔或航路间距的导航性能数据取决于源于特定导航设备 ( 例如甚高频全向无线电信标 测距仪或无方向性无线电信标等 ) 的原始数据的准确程度 相反,PBN 要求 RNAV 系统整合原始导航数据, 从而提供定位和导航 因此, 在 PBN 的情况下确定最小间隔和航路间距时, 就使用这种整合后的导航性能 输出 数据 第 1 章中已经阐明,RNAV 系统所需导航性能是导航规范的一部分 为确定最小间隔和航路间距, 空域规划人员要充分利用描述 RNAV 系统所需性能的那一部分导航规范 空域规划人员还可利用所需性能即精度 完好性 可用性和连续性来确定航路间距和最小间隔 第 1 章还阐明, 有两种导航规范类型 :RNAV 规范和 RNP 规范,RNP 导航规范的显著特点是对机载性能监视和告警的要求 例如, 可以预计 :RNP 1 规范确定的最小间隔和航路间距将小于 RNAV 1 规范确定的最小间隔和航路间距, 尽管还未对此进行进一步的评估 在程序管制空域, 预计基于 RNP 规范的最小间隔和航路间距能比基于 RNAV 规范标准提供更大的益处 这是因为机载性能监视和告警功能作为降低风险的替代手段可以缓解空中交通服务监视服务缺失的问题 3.3 仪表飞行程序设计 引言 仪表飞行程序设计包括航路及进场 离场和进近程序规划 这些程序由完全参考飞行仪表进行的一系列预定仪表机动飞行构成, 并提供规避障碍物的保障 每一国家有责任确保在其空域内公布的所有仪表飞行程序都能使相关航空器安全飞行 安全不仅要通过采用 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 中的技术标准及相关国际民航组织规定来实现, 还需要有措施来控制标准应用过程质量, 可以包括规章 空中交通监视 地面验证和飞行验证等 这些措施必须确保程序设计产品的质量和安全, 所采取的方法是在设计过程中的适当阶段进行审查 核查 协调和验证, 以便在设计过程中尽早采取纠正措施

47 A 部分基于性能导航的概念第 3 章利害攸关方对基于性能导航的使用 I-A 以下各段有关仪表飞行程序设计, 描述了常规程序设计和传感器相关 RNAV 程序设计 它们各自的缺点以及导致产生 PBN 的原因 非 RNAV: 常规程序设计 航空器根据陆基无线电导航设备的直接信号导航的非 RNAV 应用可以采用常规程序设计 这类导航的缺点是航路依赖于导航信标的位置 ( 见图 I-A-3-4) 由于陆基无线电导航设备的位置和安装成本限制, 无法采用最佳进场和离场航路, 因而常常导致航路较长 此外, 障碍物保护区相对较大, 导航系统误差也会随着航空器与导航设备距离的增加而增大 BIF WER THE NIF FRK MAN 图 I-A-3-4 常规仪表飞行程序设计 引入针对特定传感器的 RNAV 程序设计 最初,RNAV 是作为针对特定传感器的设计标准而引入的 RNAV 的根本性突破是创造性地使用以名称 纬度和经度定义的定位点 RNAV 定位点的使用使航路设计能够较少地依赖于导航设备的位置, 因此该设计能够更好地满足空域规划要求 ( 见图 I-A-3-5) 具体无线电导航系统 ( 如测距仪 / 甚高频全向无线电信标或全球导航卫星系统 ) 影响了航路设计的灵活性 与基于航向 计时或测距仪弧形航迹的非 RNAV 程序相比, RNAV 程序设计还有其他优点, 包括能够在导航数据库中存储航路, 降低驾驶员工作负荷及保持与标称航迹更一致的飞行 由于 RNAV 导航是通过航空器导航数据库实现的, 因此, 对设计人员而言, 主要变化是对程序设计过程的更高质量保证要求

48 I-A-3-6 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 WER THE BIF MAN 图 I-A-3-5 RNAV 程序设计 尽管有这些优点,RNAV 也有许多需要考虑的问题和特征, 例如航空器的飞行性能和飞行航径有时较不稳定, 以及不可能预测所有情况下导航计算机的工作情况 这就造成了大面积的障碍物评估区域, 因此在减少障碍物保护区方面没有多大益处 随着 RNAV 运行经验的积累, 还发现了其他重要的差异和特征 航空器 RNAV 设备 功能性和系统布局有的简单, 有的复杂 对于设计人员而言, 针对正在设计的仪表飞行程序, 没有机队标准方面的任何指导 一些系统的表现是 RNAV 系统发展的结果, 这些系统按照由空中交通管制指令衍生出的数据库程序飞行 这种试图模仿空中交通管制指令的做法造成描述和定义航空器飞行航径的多种方法, 导致飞行性能出现各种明显的不同 此外, 航空器和导航技术的进步也摧生了一系列程序类型, 每一种类型都需要不同的设备, 给航空运营人带来不必要的成本 RNP 程序设计 (PBN 前身 ) 在 1998 年开始实施的 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 中引入了 RNP 程序 这些 RNP 程序是现在 PBN 概念的前身, 它确定了航路运行性能, 而不是简单地确定所需无线电导航系统 但是, 由于缺乏充分的导航性能和运行要求,RNP 和 RNAV 之间几乎感觉不到有什么差异 此外,RNP 程序中的常规飞行要素, 例如飞越航路点程序 飞行航径变化及增加缓冲空域等, 导致 RNP 程序设计没有显现明显的优势 因此, 对用户群而言没有什么益处, 也就几乎没有或根本没有得到实施 PBN 程序设计 使用 PBN 的区域导航是一种基于性能的运行方式, 它明确规定航空器导航性能特征并能够解决上述初始 RNAV 和 RNP 标准问题 基于性能的描述针对各类航空器特征, 正是这些特征造成飞行轨迹的差异, 因而使航迹保持更具可重复性 可靠性和可预测性, 以及更小的障碍物评估区域 有关 RNP 进近 (RNP APCH) 和要求授权的 RNP 进近 (RNP AR APCH) 的示例见图 I-A-3-6

49 A 部分基于性能导航的概念第 3 章利害攸关方对基于性能导航的使用 I-A-3-7 图 I-A-3-6 RNP 进近 ( 左 ) 和要求授权的 RNP 进近 ( 右 ) 程序设计示例 对设计人员而言, 主要的变化是他们不需要针对具体传感器, 而是按照导航规范 ( 例如 RNAV 1) 进行设计 根据空域要求 可用导航系统基础设施以及运营航空器的装备和运行能力, 选择适当的导航规范 例如, 如果空域要求 RNAV-1 或 RNAV-2 导航规范, 那么可用导航基础设施就必须是基本的全球导航卫星系统或测距仪 / 测距仪, 航空器也将被要求使用两者之一实施运行 与 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 第 I 卷相比, 本手册第 II 卷为航空器和运营人规定了更为明确和完整的导航规范 这种程序设计与合格的航空器和运营人相配合, 可使航空器飞行航径更具可靠性 可重复性和可预测性 我们应该清楚, 无论提供何种基础设施, 设计人员都会在进行定位点和航径布局时采用同样的总体设计规则 但是, 可能需要根据相关超障裕度或间隔标准进行调整 本手册将航空器和运行标准相结合的方法将使程序设计标准得以更新, 更新的第一步是为要求授权的 RNP 进近导航规范制定标准 在这种情况下, 设计标准充分考虑到航空器能力并充分综合航空器的批准和合格要求 由于需要特殊的授权, 航空器与要求授权的 RNP 进近的运行和程序设计标准之间的紧密关系, 要求对航空器的合格性和运营人的审批进行更加严格的审查 这一附加要求会导致航空公司增加成本, 并且只有在其他程序设计标准和解决方案不适用的情况下, 才会体现这些程序的成本效益 注 : 要求授权的 RNP 进近导航规范的程序设计标准见 要求授权的所需导航性能 (RNP AR) 程序设计手册 (Doc 9905 号文件 ) 3.4 适航和运行审批 概述 航空器应该装备能够支持理想导航应用的 RNAV 系统 RNAV 系统和航空器运行必须符合规范性材料, 这些材料是为特定导航应用制定的导航规范 ( 见第 1 章 ), 并经有关运行管理当局审批 导航规范详细说明为支持导航应用对飞行机组和航空器提出的要求 该规范包括 RNAV 系统所需的导航性能水平 功能性能力及运行方面的考虑 RNAV 系统的安装应该根据附件 8 航空器适航性 进

50 I-A-3-8 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 行审定, 运行程序应考虑到航空器飞行手册中的相关限制 应该根据附件 6 航空器的运行 和 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 第 I 卷所述的建议措施操作 RNAV 系统 飞行机组和 / 或运营人应该遵守导航应用要求的运行限制 与导航应用相关的所有假设都列在导航规范中 在适航和运行审批过程中有必要对这些假设情况进行审查 运营人和飞行机组负责检查安装的 RNAV 系统是否在符合导航规范中所述的空域概念和导航设备基础设施要求的区域内运行 为简化这一过程, 审定证书和 / 或运行文件应该明确说明符合相关的导航规范 本手册第 II 卷 B 部分和 C 部分的导航规范本身并不构成对航空器或运营人进行评估和审批所依据的规范性指导材料 原始设备制造商 (OEMs) 根据机型的基本适航标准和相关指导材料生产产品 根据国家运行规则对运营人进行审批, 导航规范可提供技术和运行标准 因此, 仍需要有审批文书 为此, 可以使用专用审批文件, 或认可现行地区性 RNAV 或 RNP 实施的合格审定文件 ( 例如联邦航空局咨询通告或欧洲航空安全机构可接受的符合性方法 ) 可以满足 PBN 导航规范设定的目标 适航审批程序 适航审批程序可确保安装的 RNAV 设备种类和设计都符合预定的功能要求, 并保证在可预知的运行条件下设备功能正常 此外, 适航审批程序明确获得运行审批需要考虑的所有安装限制 此类限制及和其他 RNAV 系统安装审批的其他相关资料记录在航空器飞行手册或航空器飞行手册补编中 这些信息可能在其他文件, 如驾驶员操作手册或飞行机组操作手册中加以重复和充实 各运营人所在国都具有完善的适航审批程序, 这一程序针对所应用导航规范的预定功能 满足 RNAV-X 运行要求的 RNAV 系统的审批 安装的 RNAV 系统应该符合导航规范所述的一系列基本性能要求, 包括精度 完好性和连续性等方面 安装的 RNAV 系统还应满足一系列特定功能要求, 具备导航数据库并支持导航规范要求的所有特定的航径终止代码 注 : 对于某些导航应用, 导航数据库是可选的 对于多传感器 RNAV 系统, 应该评估确定哪些传感器符合导航规范中所述的性能要求 导航规范通常会注明是需要单套, 还是双套设备以满足可用性和 / 或连续性要求 空域概念和导航设备基础设施是决定需要单套或双套设备的关键因素

51 A 部分基于性能导航的概念第 3 章利害攸关方对基于性能导航的使用 I-A 满足 RNP-X 运行要求的 RNP 系统的审批 安装的 RNP 系统应该满足导航规范中所述的一系列基本的 RNP 性能要求, 包括机载性能监视和告警功能 RNP 系统还应满足一系列特定功能要求, 具备导航数据库并支持导航规范要求的所有特定的航径终止代码 对于多传感器 RNP 系统, 应该评估确定哪些传感器符合 RNP 规范所述的 RNP 性能要求 运行审批 航空器必须装备 RNAV 系统, 使飞行机组人员能够根据导航规范规定中的运行标准进行导航 运营人所在国是负责审批航班运行的当局 当局必须能够确信运行方案是适当的 应该对培训方案和运行手册进行评估 RNAV 审批的一般程序 运行审批程序首先应假设已经获得相应的安装 / 适航审批 运行期间, 机组人员应该遵守航空器飞行手册和航空器飞行手册补编中规定的所有限制 导航规范规定了正常程序, 其中包括机组人员在飞行前计划期间, 程序开始前和程序实施过程中应采取的详细的必要行动 导航规范还规定了非正常程序, 其中包括机组人员在机载 RNAV 系统发生故障和系统不能保持规定的机载监视和告警功能的情况下应采取的详细的必要行动 运营人应该设立一套影响运行安全事件的调查系统, 以确定其根源所在 ( 编码程序, 精度问题等 ) 最低设备要求清单 (MEL) 应该明确满足导航应用所需的最低设备要求 飞行机组人员培训 为保证运行安全, 驾驶员必须得到适当培训 讲解和指导材料 导航数据库管理 导航规范应该规定关于导航数据库的所有具体要求, 特别是当导航数据库的完好性可以用于证明是否符合

52 I-A-3-10 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 既定数据质量保证程序, 该程序在 DO 200A/EUROCAE ED 76 中说明 注 : 这项证明可以与验收单 (LOA) 或国家当局认可的其他等效文件附在一起 3.5 飞行机组人员和空中交通运行 驾驶员和空中交通管制员是 PBN 的终端用户, 他们都希望了解 RNAV 系统的使用和性能对其工作方式和日常运行产生怎样的影响 对于 PBN 运行, 驾驶员需要了解的是, 航空器和飞行机组人员是否有资格在规定空域 飞行程序或空中交通服务航路飞行 对管制员而言, 他们假设飞行机组人员和航空器都具备进行 PBN 运行的适当资格 但是, 他们还需要对区域导航概念 RNAV 和 RNP 之间的关系, 以及它们的实施将如何影响管制程序 间隔和术语有一个基本的了解 同样重要的是, 无论是管制员还是驾驶员, 都有必要了解 RNAV 系统如何工作以及其优点和局限性 对于驾驶员来说, 使用 RNAV 系统的主要优点之一, 是可以利用高精度和先进的机载导航设备实施导航功能, 这可减少驾驶舱工作负荷, 在某些情况下更为安全 对于管制员而言, 主要优点是由于无需飞越传统导航设备确定的位置, 能够 拉直 空中交通服务航路 另外一个优点是基于 RNAV 的进场和离场程序能够补充, 甚至取代雷达引导, 从而减少进近和离场管制员的工作负荷 因此, 平行空中交通服务航路网络通常是实施 RNAV 和 / 或 RNP 空域的显著特征 这些平行航迹系统可以是单向也可以是双向, 有时还可能对其中一条航路上的运行需要适用不同导航规范, 例如,RNP 10 航路旁可以有平行的 RNP 4 航路 同样,RNAV 标准仪表离场和标准仪表进场在某些终端空域被广泛使用 从超障角度来说, 使用 RNP 可以使进入地形复杂的机场成为可能或提高其使用程度, 而以前进入此类机场是受限制或是不可能的 空中交通管制员有时假设, 如果要求在空域内运行的所有航空器获得同一性能水平的审批, 这些航空器将系统地表现出完全可重复和可预测的航迹保持性能 这并不是一种准确的假设, 因为在不同的飞行管理系统算法的不同以及导航数据库数据编码方式的不同会影响航空器的转弯性能, 除了使用固定点半径至定位点 (RF) 航段和 / 或固定半径过渡 (FRT) 的情况 已经实施 RNAV 和 RNP 国家的经验表明, 可以通过开展 PBN 方面的适当培训纠正这类错误假设 RNAV 和 RNP 应用方面的空中交通管制培训在实施前是必不可少的, 以便增强管制员的认识和信心, 从而获得空中交通管制的资格 在未充分注重对管制员培训的情况下实施 PBN, 会对 RNP 或 RNAV 项目计划造成严重的影响 ( 见本手册第 II 卷 B 部分和 C 部分各导航规范中关于管制员培训的段落 ) 飞行机组人员程序 飞行机组人员程序是对导航规范技术内容的补充 飞行机组人员程序通常包含在公司运行手册中 这些程序可以包括例如飞行机组人员通知空中交通管制有关影响航空器保持导航精度能力的紧急情况 ( 即设备故障和 / 或天气条件 ) 这些程序还会要求飞行机组人员说明其意图 协调行动计划以及获得紧急情况下更新的空中交通管制放行许可 在地区范围内, 应提供既定的应急程序, 使飞行机组人员在不可能通知空中交通管制其面临困难时, 能够按照这些程序运行

53 A 部分基于性能导航的概念第 3 章利害攸关方对基于性能导航的使用 I-A 空中交通服务程序 应用 RNAV 和 RNP 的空域需使用空中交通服务程序, 例如航空器采用机载平行偏置功能的程序 ( 见附篇 1) 或在不同性能和功能要求 ( 即不同导航规范 ) 的空域之间过渡的程序 为实现这类过渡, 需要进行详细规划, 具体如下 : a) 确定具体的位置点, 空中交通经过该点从较低性能和功能要求导航规范空域过渡到较高要求的导航规范 ; b) 努力协调相关各方以达成地区性协议, 详细说明各自职责 在获知航班不能够维持规定的导航性能水平时, 空中交通管制员应采取适当行动, 增加管制间隔并酌情与其他空中交通管制单位协调

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55 B 部分 实施指南

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57 第 1 章 实施过程介绍 1.1 引言 本部分的目的是为在特定地区 国家或国家集团实施 RNAV 或 RNP 提供指南 B 部分建立在本卷 A 部分所论述的 PBN 一般概念的基础上, 并为如何使用本手册第 II 卷公布的国际民航组织导航规范提供框架 1.2 过程概述 分三个过程来帮助各国实施 PBN, 其顺序如下 : 过程 1: 确定要求 ( 见图 I-B-2-1) 过程 2: 明确用于实施的国际民航组织导航规范 ( 见图 I-B-3-1) 过程 3: 规划与实施 ( 见图 I-B-4-1) 过程 1 概述国家或地区通过空域概念确定 PBN 战略和运行要求的步骤 将评估该国或该地区的机队装备和通信 导航和监视 / 空中交通管理基础设施, 并确定导航功能要求 过程 2 说明国家或地区如何确定国际民航组织导航规范的实施是否达到了空域概念的各项目标, 是否提供了所需的导航功能, 以及是否支持了由过程 1 中确定的机队装备和通信 导航和监视 / 空中交通管理基础设施 过程 2 可能需要审查过程 1 中所明确的空域概念和所需导航功能, 以确定平衡点, 从而更好地适合第 II 卷中的特定导航规范 过程 3 为规划和实施提供实用的指导, 从而使导航要求可转化为具体实施 1.3 新导航规范的制定 上述三个过程旨在促进统一标准在全球范围内的应用, 避免地方 / 地区性标准的泛滥 在下述极为特殊的情况下, 要考虑制定新的导航规范 : a) 国家或地区已经确定不可能使用国际民航组织的现有导航规范来满足其计划的空域概念要求 ; b) 无法通过改变规划的空域概念要素来应用国际民航组织的现有导航规范 本部分第 5 章, 为在国际民航组织协调下制定新的导航规范提供了指导 制定这种规范是一项涉及 I-B-1-1

58 I-B-1-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 适航和飞行运行的 内容广泛 要求严格的工作 应该预想到, 制定一项全球统一的规范非常复杂, 需要长期努力

59 第 2 章 过程 1: 确定要求 2.1 引言 过程 1 的目的是制定空域概念和评估现有机队装备与通信 导航和监视 / 空中交通管理基础设施, 总体目标是确定满足空域概念所必需的导航功能要求 本章结尾的图 I-B-2-1 提供了过程 1 的概要 2.2 过程 1 启动源 过程 1 的启动源是空域用户 ( 即军用 / 民用 航空承运人 / 公务航空 / 通用航空 仪表飞行规则 / 目视飞行规则运行 ) 的战略目标和运行要求, 以及空中交通管理要求 ( 如空域规划人员 空中交通管制 ) 政策指令, 如源于减轻环境问题的政治决定的政策指令, 也可作为启动源 此过程应该考虑到范围广泛的空域用户群体, 即仪表飞行规则飞行 目视飞行规则飞行 军用和民用航空 ( 航空承运人 公务航空和通用航空 ) 的需求 还应考虑到国内和国际用户的要求, 以及对运营人的适航和运行审批的问题 应该平衡实施工作的总体安全要求 容量要求和效率要求, 应分析所有要求, 并权衡相互冲突的要求 应该考虑到满足各项要求的首要方法和备用方法 同时还要确定采用何种方法向空域用户传达各项要求以及提供 ( 和停止 ) 的服务 向新空域概念的过渡问题需要做出详尽的规划 2.3 过程 1 的具体步骤 步骤 1: 制定空域概念 空域概念只有界定得足够详细才有意义, 这样才能够确定支持的导航功能 因此, 对空域概念的研究制定与单一专业不同, 需要有一个多学科的团队, 才能很好地完成 ( 见本卷 A 部分第 3 章 ) 这个团队应该由空中交通管制员与空域规划人员 ( 来自空中交通服务提供者 ) 驾驶员 程序设计专家 航空电子学专家 飞行标准和适航管理人员, 以及空域用户组成 这个团队将根据战略目标确定的广泛方针, 共同制定空域概念 具体要素包括 : a) 空域结构与管理 ( 即空中交通服务航路布局 标准仪表离场 / 标准仪表进场 空中交通管制扇区结构 ); b) 最小间隔与航路间距 ; I-B-2-1

60 I-B-2-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 c) 仪表进近程序选择 ; d) 空中交通管制在该空域运行的方式 ; e) 飞行机组人员的预期操作 ; f) 适航与运行审批 插文 1 至 4 提供了扩展信息, 以供该团队参考 : 插文 1: 空域用户要求 空域概念制定者应该考虑范围广泛的用户群体, 即仪表飞行规则运行 目视飞行规则运行 军用和民用航空 ( 如航空承运人 公务和通用航空 ) 的需求 还要考虑到国内和国际用户的要求 应该平衡实施工作的总体安全要求 容量要求和效率要求 应该分析所有要求, 并且权衡相互冲突的要求 应该考虑到满足各项要求的首要方法和备用方法 同时还要确定采取何种方法向空域用户传达各项要求和提供 ( 和停止 ) 服务的信息 向新空域概念过渡的问题需要做出详尽的规划 插文 2: 空域要求 为了明确空域要求, 有必要 : a) 收集和分析特定空域及其周边当前和预计的交通增长数据 b) 了解该空域及相邻空域的交通流 交通量以及空中交通的构成 考虑过渡空域和程序是非常重要的, 以整合穿越空域边界和国家边界的运行 c) 评估空域内可用的监视 通信 导航基础设施 d) 尽最大可能从现有的国际民航组织材料中选用空中交通服务航路和其他程序设计标准 e) 确定满足运行所需的最低导航功能要求, 并将其与目标空域内运行的航空器机队的装备进行对照

61 B 部分实施指南第 2 章过程 1: 确定要求 I-B-2-3 f) 在设计空域 航路和程序之前, 确定所需的空中交通服务航路间距 空中交通服务航路间距必须以空域概念的总体安全要求 容量要求和效率要求为基础 空域要求可以明确对机载监视和告警功能的需要, 例如详细说明对近间距平行航路的要求 ( 即在直线段和转弯段都保持一样的间距 ) 需要特别注意这些要求的类型, 因为它们直接决定着 节中所论及的所需导航功能 插文 3: 进近要求 一般而言, 进近要求应该尽可能地利用现有航空器能力 此外, 设计人员应该使用现有的设计标准, 以最大限度降低运营人审批的成本和统一跨国的运行实施工作 除上述考虑外, 为了满足空域需要, 设计人员还需要确定所需的进近类型 需要考虑的问题包括 : a) 直接进近还是曲线进近 ; b) 直接复飞还是曲线复飞 ; c) 单跑道还是多跑道, 如 : i) 平行或交叉多跑道 ; ii) 独立或相关跑道进近 ; d) 是否需要备份的进近程序 ( 如全球定位系统发生局部故障时, 什么手段可用来实施进近引导?) 插文 4: 其他要求 设计空域概念 ( 航路或程序 ) 时, 设计人员应该明确 : 需要考虑和兼顾的环境因素 ; 对飞行计划的提交或处理造成的任何影响

62 I-B-2-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 步骤 2: 评估现有机队能力和可用的导航设备基础设施 规划人员必须掌握将在空域内运行的航空器能力, 从而确定何种应用对用户是可行的 掌握可以使用何种导航设备基础设施对确定如何以及是否能够支持导航规范的应用是很重要的 应该做出如下考虑 评估机队能力 航空器机队的 RNAV 系统能力并不是一致的 这是因为大型机队中正在服役的航空器最多可以达到五代, 如在欧洲 北美和远东运行的机队 因此, 规划的空域必须采用 20 世纪 70 年代的技术的航空器, 也必须接纳 20 世纪 年代, 甚至 2000 年以后生产的航空器 一般而言, 改装翻新旧航空器的成本效益较低 由于大多数国家都需要在相当长的时间内支持配备各种机载设备的交通环境, 空域设计人员就必须知道在空域内运行的机队特征和装备水平 应考虑的问题包括 : 是否有足够的航空器具备全球导航卫星系统能力? 是否能够通过其他手段补救全球导航卫星系统故障问题 ( 如基于测距仪的 RNAV 常规导航或空中交通服务监视服务 )? 是否所有批准进行 IFR 飞行的航空器都携带甚高频全向无线电信标和测距仪设备? 这些设备是否已整合到 RNAV 系统中? 当没有足够的可用导航设施提供完全信号覆盖时, 覆盖盲区是否能依靠航空器的惯性导航系统来弥补? 必须考虑容纳机载导航设备配备水平不尽相同的各种用户 如果决定空域概念使用混合 RNAV 性能环境 ( 或 RNAV 和常规导航的混合环境 ), 则必须针对这些运行明确空中交通管制要求 经验表明, 处理混合导航装备的交通, 可能对空域容量造成负面影响, 并且给管制员增加不适当的工作负荷, 但影响程度取决于设备和运行的混杂程度 评估导航设备基础设施 各国目前建造了陆基导航设备网络用以支持航路 终端和进近运行 RNAV 航路和进近的使用日益广泛, 使运营人可以充分利用机载系统 引入基于全球导航卫星系统的星基导航, 使所有运营人都能实施 RNAV, 并使全面过渡到基于 RNAV 航路和终端运行成为可能 但是, 完成这样的过渡预计要很多年 与此同时, 预计大多数国家都会明确提出保留某些陆基导航设备的需要 这样既可以作为 RNAV 系统的备份支持常规导航环境, 也可以为非 RNAV 用户提供常规导航环境 决定陆基导航设备替代方案规模的因素包括 :

63 B 部分实施指南第 2 章过程 1: 确定要求 I-B-2-5 装备有全球导航卫星系统航空电子设备的航空器运营人比例 ; 在多大程度上需要为未装备全球导航卫星系统用户保留陆基导航设备或作为全球导航卫星系统备份 ( 如作为局部补救措施, 缓解全球导航卫星系统信号受到干扰所导致的潜在危险 ); 现有导航设备基础设施的现状和使用寿命 实施 RNAV 应用本身并不成为安装新导航设备基础设施的原因, 这点很重要 引入 RNAV 应用可以撤除某些现有导航设备 ( 如当测距仪不再需要与甚高频全向无线电信标合装时, 可以将其搬迁 ) 步骤 3: 评估现有空中交通服务监视系统 通信设施和空中交通管理系统 空中交通系统是可用通信 导航和监视 / 空中交通管理能力的总合 PBN 仅仅是通信 导航和监视 / 空中交通管理的导航部分 如果不适当考虑可用于支持运行的通信和空中交通服务监视基础设施,PBN 就不可能安全 成功地实施 例如,RNAV 1 航路在雷达和非雷达环境下将有不同的空中交通服务航路间距要求 航空器与空中交通服务提供者之间通信的可用性, 将影响安全运行所需的空中交通干预能力 空中交通服务监视基础设施 各国目前使用一次和 / 或二次监视雷达来支持航路 终端和进近运行 更先进的空中交通服务监视系统, 如广播式自动相关监视 (ADS-B) 系统, 有望起到越来越大的作用, 特别是在当前以程序管制为主的环境下 然而, 在对运行进行总体评估时, 就不得不考虑自动相关监视对导航解决方案的依赖性 见 自动相关监视专家组支持空中交通服务和实施指导的评估报告 ( 第 311 号通告 ) 没有可靠的空中交通服务监视系统,RNAV 航路间距就会很大 在这样的环境下实施 RNP, 在一定程度上可以弥补空中交通服务监视信号覆盖的不足 通信基础设施 各国目前通过甚高频和高频无线电提供语音通信服务 甚高频服务的应用尤为广泛, 并有望保留 ( 以数据链路通信增强或不增强的方式 ) 空中交通管理系统 必须考虑到国家为满足实施 PBN 的需要而改造空中交通管理系统 如果最小间隔降低了, 并且影响到冲突探测工具的告警门限, 或者说如果对不同的航路类型或航空器能力使用了不同的最小间隔, 这一点就必须在改造空中交通管理系统时加以考虑 如果空域概念中包含所需到达时间, 就需要相应设计自动化系统 当使用了设备分类 ( 如飞行计划辅件 ) 管制员合并与间隔工具, 以及任何其他能使 RNAV 和 RNP 得到效益或效益最大化的空中交通管制自动化手段时, 也应该做出同样的考虑

64 I-B-2-6 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 步骤 4: 确定必要的导航性能和功能要求 应该注意的是, 对国际民航组织 RNAV 或 RNP 规范作出选择的决定, 不仅取决于航空器的性能要求 ( 如精度 完好性 连续性 可用性 ), 而且还取决于所需要的特定功能要求 ( 如航段过渡 / 航径终止代码, 平行偏置能力, 等待模式, 导航数据 ) ( 见本卷附篇 1) 建议的导航性能要求还需考虑 : a) 设想的 RNAV 程序的复杂性 确定程序需要的航路点数量 航路点距离以及是否需要规定如何转弯 ; b) 设想程序的目的是否仅在于衔接航路运行, 是否能够限于在最低引导高度 / 最低扇区高度以上运行, 或是否可能提供进近引导的程序 下一阶段是过程 2, 其工作是确定适合用于实施的国际民航组织导航规范

65 B 部分实施指南第 2 章过程 1: 确定要求 I-B-2-7 过程 1 确定要求 步骤 1 制定空域概念 步骤 2 评估现有机队能力和可用的导航设备基础设施 步骤 3 评估通信与监视基础设施和 ATM系统 步骤 4 确定必要的导航性能和功能要求 步骤 5 进入过程 2 图 I-B-2-1 过程 1 概述

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67 第 3 章 过程 2: 确定用于实施的国际民航组织导航规范 3.1 引言 过程 2 的目的是确定国际民航组织导航规范, 以支持过程 1 中规定的空域概念和导航功能要求 本章结尾的图 I-B-3-1 提供了过程 2 的概述 3.2 过程 2 的输入 在过程 1 中确定了导航功能要求 机队能力和通信 导航和监视 / 空中交通管理能力 这些因素将成为规划人员据以评估是否达到国际民航组织特定导航规范要求的具体背景信息 3.3 过程 2 的具体步骤 步骤 1: 查阅第 II 卷中的国际民航组织导航规范 a) 过程 2 中第一个步骤的目的是查找过程 1 确定的要求与第 II 卷一项或多项导航规范的要求之间的匹配点 : b) 查阅一个或多个可能的国际民航组织导航规范时, 规划人员需要考虑过程 1 的如下有关输出信息 : i) 现有航空器机队和可用导航设备基础设施达到国际民航组织特定导航规范要求的能力 ( 见图 I-B-3-1 中的步骤 1A); ii) 通信与空中交通服务监视基础设施和空中交通管理系统支持实施国际民航组织特定导航规范的能力 ( 见图 I-B-3-1 中的步骤 1B) 将过程 1 的输出信息与国际民航组织的导航规范比较时需要考虑的一些问题示例, 见插文 5 I-B-3-1

68 I-B-3-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 插文 5: 过程 1 的输出信息与国际民航组织的导航规范比较时需要考虑的问题示例 预想的航路结构 ( 源于空域概念 ) 相互兼容吗? 需要考虑各航路间距和多类航路存在的实际情况 设计的 RNAV 系统是否采用相同的导航系统基础设施? 可用导航设备基础设施 ( 过程 1 评估 ) 与国际民航组织导航规范中的相关导航设备基础设施一致吗? 步骤 2: 确定应用于特定通信 导航和监视 / 空中交通管理环境中的国际民航组织导航规范 如果规划人员确定国家现有机队装备 导航设备基础设施 通信, 以及空中交通服务监视和空中交通管理能力能够支持第 II 卷中特定导航规范, 那么就进入过程 3: 规划与实施 如果不能, 则继续进入过程 2 的步骤 步骤 3: 权衡空域概念与导航功能要求 ( 如果需要的话 ) 当国际民航组织特定导航规范与国家现有机队装备 导航设备基础设施 通信, 以及空中交通服务监视和空中交通管理能力不能匹配时, 就要进行这一步骤 其目的是修改空域概念或导航要求, 以选择国际民航组织的导航规范 例如, 可以减少空域概念的运行要求, 或明确替代方式以取得类似的 ( 如不是相同的 ) 运行结果 注 : 实施国际民航组织的导航规范可促使在不同地区制定统一的航空器和导航要求, 进而提高安全性 对运营人而言, 导航规范也是成本控制的重要源头 导航规范已经将航空器要求 导航设备基础设施预期, 以及航路间距要求联系在一起 规划人员应该回顾过程 1 确定的空域概念和所需导航功能来确定如何权衡, 从而应用国际民航组织的现有导航规范 造成不能匹配的原因可能有 : a) 过程 1 中导航功能要求的初始分析没有正确反映空域概念所需的全部功能 这可能是因为省略了某一功能能力, 或是确定了不必要的能力 初始分析可能省略了终端空域内 RNAV 所需的部分或全部转弯类型, 或在航路应用中未能要求在近距离平行航迹实施固定半径过渡 b) 过程 1 中确定的导航功能要求基于空域内运行的机队现有能力, 并期望这种能力适用于空域概念 如果仍以这种机队能力为目标, 那么就需修改空域概念

69 B 部分实施指南第 3 章过程 2: 确定用于实施的国际民航组织导航规范 I-B-3-3 示例 对导航功能要求的权衡 如果国际民航组织导航规范与过程 1 中确定的导航功能要求的唯一差别是对平衡偏置能力的要求, 那么调整功能要求是可能的 实现陆地空域平行偏置能力的一种可选方法是设立雷达引导区域, 在这些区域内可以引导航空器飞离航迹, 从而有利于大流量情况下航空器的爬升或下降 在多数情况下, 都有可能充分权衡过程 1 中的原始空域概念或所要求的导航功能, 这样就能够选择一项现有的国际民航组织导航规范 一旦做出了权衡, 并能够选择国际民航组织导航规范, 就可进入过程 3: 规划与实施 然而, 如果出现某国确定无法权衡空域概念和 / 或导航功能要求这种罕见情况, 该国就不得不制定一项新的导航规范 ( 参见第 5 章 )

70 I-B-3-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 过程 2 确定用于实施的国际民航组织导航规范 步骤 1 查阅第 II卷中的国际民航组织导航规范 步骤 1A 评估支持国际民航组织导航规范所需的机队能力和导航设备基础设施 步骤 1B 评估支持实施国际民航组织导航规范的现有通信和 ATM系统 步骤 2 确定特定机队装备和 CNS/ATM 基础设施适用的导航规范 是否匹配? 是 进入过程 3 否 步骤 3 权衡空域概念与导航功能要求 选择国际民航组织导航规范 是 进入过程 3 否 制定新的导航规范 图 1-B-3-1 过程 2 概述

71 第 4 章 过程 3: 规划与实施 4.1 引言 本章描述的过程主要关于 PBN 的规划与实施 过程 1 和过程 2 完成后进行这一过程 插文 6 详细论述了规划人员在制定实施计划时应牢记的重要考虑事项 本章结尾的图 I-B-4-1 提供了过程 3 的概述 插文 6: 实施中需考虑的事项 在应用第 II 卷中关于洋区 偏远陆地和陆地航路运行的国际民航组织导航规范时, 应该考虑到需要达成地区或多地区协议 这是因为实现效益最大化需要考虑毗邻空域内运行的连接性和连续性 对于终端和进近运行, 应用第 II 卷中国际民航组织导航规范更可能基于单个国家进行 在国界附近的一些终端区, 可能需要多国的协调 如果规定在规定空域空中交通服务航路上的运行必须遵守国际民航组织导航规范, 那么这些要求就要在该国的 航行资料汇编 中说明 做出决定强制实施一项或多项国际民航组织 RNAV 或 RNP 规范之前, 应该考虑到 ( 但不仅限于 ) 以下因素 : a) 空域用户 ( 民用 / 军用, 仪表飞行规则运行 ) 及空中航行服务提供者的运行要求 ; b) 国际和国家级的监管要求 ; c) 目前能够满足规定要求的航空器数量的比例, 以及为装备这些航空器以满足导航规范要求, 运营人需支付的成本 d) 空域概念的实施在安全 容量 增加空域 / 机场使用机会或环境方面带来的效益 ; e) 增加飞行机组人员培训对运营人的影响 ; f) 工作负荷对飞行机组人员的影响 ; g) 从管制员工作负荷和所需设施的角度讲对空中交通服务的影响 ( 包括自动化和飞行计划处理系统更新 ) 必须对混合导航环境运行的可能工作负荷和效率给予特别关注 ( 有关混合装备的进一步讨论, 见步骤 7 后的插文 7) I-B-4-1

72 I-B-4-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 4.2 过程 3 的输入 过程 1 确定了导航功能要求 机队运力和通信 导航和监视 / 空中交通管理能力 过程 2 选择了国际民航组织导航规范 下面就应该确定并加入可能出现的其他国家或地区性实施要求 4.3 过程 3 的具体步骤 步骤 1: 制定安全计划 过程 3 的第一个步骤是为 PBN 的实施制定一个安全计划 在 安全管理手册 (SMM) (Doc 9859 号文件 ) 中找到制定安全计划的指南 根据实施性质, 计划可以是国家安全计划或地区安全计划 通常这类计划要与空中航行服务提供者的安全委员会共同制定, 以符合管理当局的要求 安全计划要详细描述如何对规划的 RNAV 或 RNP 实施进一步安全评估 步骤 2: 验证空域概念的安全性 空域概念的验证包括完成安全评估 根据这项评估, 可确定实施前需要纳入空域概念的额外安全要求 通常使用四种验证方式验证空域概念 : a) 空域建模 ; b) 快速仿真 (FTS); c) 实时仿真 (RTS); d) 空中交通管制实况演练 对于简单的空域变化, 可能没有必要使用以上所有验证方式来验证每项应用 但是对于复杂的空域变化, 快速仿真和实时仿真能够对安全 ( 和效率 ) 问题提供基本的反馈, 提倡使用这两种方法 新导航规范的应用涉及的空域概念变化从简单到重大 以下是对这四种验证类型的简要论述 空域建模 空域概念是很有意义的第一步, 因为它能够使人们在某种程度上了解规划的实施将如何运作, 而无需管制员或驾驶员的参与 空域建模以计算机为基础, 因此有可能快速高效地改变空中交通服务航路 等待空域 空域结构或扇区的划分做出, 从而确定最佳方案 ( 即那些值得继续深入研究, 进行更为复杂的验证的方案 ) 使用

73 B 部分实施指南第 4 章过程 3: 规划与实施 I-B-4-3 以计算机为基础的空域建模, 更易于识别那些不可行的运行方案, 从而不会把毫无必要的资金和精力浪费在更为先进的验证阶段上 空域建模的主要作用是排除不可行的运行空域设想方案, 对空域概念的深入发展进行质量评估 快速仿真 (FTS) 1 在计算机空域建模阶段之后, 进行快速仿真 (FTS) 会是很有效的 快速仿真是比空域模型更为复杂的评估方法, 能够在同样不需要管制员或驾驶员参与的情况下, 给出更为精确和接近实际的结果 然而, 从数据收集和输入的角度讲, 准备工作很可能耗时 费力 实时仿真 (RTS) 验证空域概念最为实际的方式是对可行的方案进行实时仿真 (RTS) 这些仿真设备可真实复现空中交通管理运行并需要熟练的管制员和仿真的或 伪 驾驶员的积极参与 在某些情况下, 复杂的实时仿真可与多机舱模拟机相连接, 以在模拟期间使用实际的飞行性能 进行实时仿真可能会遇到的困难之一是航空器的导航性能过于完美 实时仿真中的 航空器 与给定实际天气情况下或实际的单个航空器相比, 其导航精准性可能不够真实 在这样的情况下, 源于实际运行的错误率分析将被编入实时仿真中 空中交通管制实况演练 当 FTS 和 RTS 的微小差异不符合验证要求时, 通常使用空中交通管制实况演练来验证运行或程序 必须注意的是, 步骤 3 程序设计必须在空中交通管制实况演练之前完成 步骤 3: 程序设计 实施空域概念这一总体系统方法, 意味着程序设计过程是不可或缺的一个组成部分 因此, 程序设计人员是空域概念制定团队中的主要成员 程序设计人员需确保程序可以以 ARINC 424 格式进行编码 目前, 这是程序设计人员面临的主要挑战之一 许多设计人员既不熟悉用于为 RNAV 系统编码的路径和终止代码, 也不熟悉不同 RNAV 系统的功能能力 ( 见本卷附篇 1) 但如果程序设计人员和为导航数据库供应商提供编码数据的数据公司保持密切合作, 许多困难就可以克服 一旦验证了程序并进行了校飞 ( 见步骤 4 和 6), 就应将其与航路 等待空域或空域结构的变更一起公布在国家的 航行资料汇编 上 RNAV 系统数据库数据处理的复杂性在于, 在多数情况下需要留出两个定期制航行通告周期作为 1 一些空域建模工具包含在快速仿真工具设备中

74 I-B-4-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 准备时间 ( 详见第 1 卷附篇 2 第 3 节 ) 步骤 4: 程序的地面验证 RNAV 或 RNP 仪表飞行程序或空中交通服务航路的制定要遵循一系列步骤, 从数据的获取, 到验证, 再到最终公布程序及后续进行编码供机载导航数据库使用 ( 见本卷附篇 2) 程序设计过程的每一步骤都应有质量控制程序, 以保证达到并保持必要的精度和完好性水平 这些质量控制程序在 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 第 II 卷中有详细论述 完成程序设计之后, 并在 RNAV 或 RNP 航路或程序公布之前, 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 要求对每一程序都进行验证 验证的目的是 : a) 保证已提供充分的超障裕度 ; b) 核查将要公布并将在程序设计中使用的导航数据的正确性 ; c) 核查所需的全部基础设施, 如跑道标志 照明, 以及通信和导航源是否都已安装到位并可使用 ; d) 评估程序的可飞性以确定是否能够安全地按照程序飞行 ; e) 评定标图 所需基础设施 能见度和其他运行因素 在地面验证期间, 可对这些因素中的许多因素进行整体或部分评估 最初的可飞性检查应该使用软件工具进行, 这些工具应能证实程序设计针对各类航空器和条件 ( 风 / 温度等 ), 具有可飞性 RNAV 或 RNP 程序可飞性的验证还可包括程序设计人员和其他使用专业软件或全飞行模拟机专家所做的独立评估 可以考虑使用校飞航空器进行可飞性测试, 但必须牢记, 这只能证明用于测试的特定航空器可以正确执行程序 这种做法对于多数不太复杂的程序来说是可行的 飞行测试航空器的大小和速度很少能够完全代表满载情况下 B747 或 A340 的性能, 因此仿真被认为是进行可飞行性测试的最佳方式 在有迹象表明可飞性可能出现问题时, 应该对那些较为复杂的程序, 如要求授权的 RNP 进近 (RNP AR APCH) 进行飞行模拟机测试 可以使用数字地形数据软件工具 ( 通常需要数字地形标高数据 (DTED) 第 1 层 ) 来确认导航系统的理论覆盖范围 步骤 5: 实施决定 通常经过上述各类验证过程就可证明规划的设计是否能够实施 需要在项目生命周期一个提前确定的时间点做出是否继续实施的决定 注 : 如果能够保证步骤 4 中使用的工具和 / 或数据的质量, 最好在做出最终实施决定前采取步骤 是否继续实施的决定将取决以下关键因素, 包括 : a) 空中交通服务航路 / 程序设计是否符合空中交通和航班运行的需要 ;

75 B 部分实施指南第 4 章过程 3: 规划与实施 I-B-4-5 b) 是否满足了安全和导航性能要求 ; c) 驾驶员和管制员的培训要求 ; d) 是否需要变更飞行计划处理程序 自动化系统或 航行资料汇编 出版物 如果满足所有的实施标准, 项目小组就需要制定出实施的执行计划, 不仅要涉及其 自己的 空域和空中航行服务提供者, 而且还要与所有相关方面进行合作, 包括邻国的空中航行服务提供者 步骤 6: 飞行校验与飞行验证 导航设备校飞包括使用专门装备的测试航空器来测量导航系统基础设施的实际覆盖范围, 这些导航设施是程序专家设计的程序和到场与离场航路所需的 飞行验证继续步骤 4 所述的程序验证过程 飞行验证用于确认设计程序所使用的地形和障碍物数据的有效性, 确认定义航迹能使航空器到达预定的目标点, 以及步骤 4 中所列的其他验证因素 以上程序得出的结果可能要求程序设计专家对程序草案进行完善和改进 无线电导航设备测试手册 (Doc 8071 号文件 ) 提供了通常需要进行何种程度的测试和检查的一般性指导, 以确保无线电导航系统符合附件 10 航空电信 第 I 卷中的标准和建议措施 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 第 II 卷第 1 部分第 2 节第 4 章 ( 质量保证 ) 为仪表飞行程序验证提供了更为详细的指导 步骤 7: 空中交通管制系统整合的考虑事项 新的空域概念可能要求改变空中交通管制系统的接口和显示必要信息, 以确保管制员能够获得有关航空器能力的必要信息 插文 7 论述了混合设备配置情况下需考虑的事项 这些变化可以包括 : a) 改变空中交通自动化系统的飞行数据处理器 (FDP); b) 必要时改变雷达数据处理器 (RDP); c) 需要改变空中交通管制态势显示 ; d) 需要改变空中交通管制辅助工具 可能需要改变空中航行服务提供者发布航行通告的方式

76 I-B-4-6 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 插文 7: 混合导航环境 混合导航环境增加了空中交通服务的复杂性 从空中交通管制工作负荷和相关自动化系统的角度看, 系统需要具有从空中交通管制飞行计划中过滤不同的导航规范, 并向管制员传达相关信息的能力 对于空中交通管制, 尤其是程序管制下的空中交通管制, 作为应用导航规范的直接结果, 要使用不同的最小间隔和航路间距 通常在以下三种情境下出现混合导航环境 : a) 实施了 RNAV 或 RNP 应用 ( 但并非强制的 ), 同时保留常规导航 例如, 在一个终端空域内宣布 RNAV 规范为 RNAV 1, 但同时使用常规导航程序, 用于那些未获 RNAV 1 批准的航空器 b) 空域范围内使用 混合强制要求 通常针对航路或洋区 / 偏远程序运行 例如, 强制要求某组航路运行必须获得 RNAV 1 规范的批准, 而在同一空域内的另外一组航路上则必须获得 RNAV 5 的批准 c) 在同一空域内实施混合的 RNAV 或 RNP 应用, 但并没有强制要求运营人必须执行 那些未获导航规范批准的航空器仍授权按常规导航运行 混合导航环境对空中交通管制的工作负荷, 特别是高密度航路或终端区域的运行可能具有潜在的负面影响 空中交通管制是否能够接受混合的导航环境, 还取决于空中交通服务航路或标准仪表进离场航线结构的复杂性, 以及空中交通管制辅助工具的可用性和功能性 由于混合模式运行通常导致空中交通管制工作负荷的增加, 因此有时会需要将混合模式运行最多限制在两种类型, 其中一种能力水平是主要的 在某些情况下, 空中交通管制只能接受 90% 的交通量均已获得所需导航规范批准的混合环境 ; 而在其他情况下,70% 的比例是可行的 正因为这些原因, 对混合导航环境下的运行进行适当的评估以确定这类运行的可行性是十分重要的

77 B 部分实施指南第 4 章过程 3: 规划与实施 I-B 步骤 8: 宣传和培训材料 PBN 的引入可能需要对飞行机组人员和管制员的培训 教育和宣传材料进行大量投资 在许多国家, 培训包和基于计算机的培训已经有效地用于教育和培训的某些方面 国际民航组织提供额外的培训材料和研讨会 第 II 卷 B 部分和 C 部分中的每种导航规范都说明适用于飞行机组人员和管制员的教育和培训 步骤 9: 确定运行实施日期 各国根据第 I 卷附篇 2 数据处理中所规定的要求确定生效日期 经验证明, 在运行实施日期前应预留一段额外的时间 ( 如一周或两周 ) 预留这段额外时间是为了确保地面和机载系统数据被正确地加载到数据库中并得到验证 步骤 10: 实施后的审查 实施 PBN 后, 需要对系统进行监视以保证维持系统的安全性并确定是否达到战略目标 如在实施后出现意外情况, 项目小组应该尽快出台补救措施 在特殊情况下, 可要求在处理具体问题时取消 RNAV 或 RNP 运行 在实施进行之后, 应该进行系统安全评估, 并收集证据来证实系统安全已得到保障 见 安全管理手册 (SMM) (Doc 9859 号文件 )

78 I-B-4-8 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 过程 3 规划与实施 步骤 1 制定安全计划 步骤 2 验证空域概念的安全性 步骤 3 程序设计 步骤 4 程序的地面验证 步骤 5 实施决定 步骤 6 飞行校验与飞行验证 步骤 7 对 ATC系统的整合考虑 步骤 8 宣传和培训材料 步骤 8a 培训 ATC 步骤 8b 培训飞行机组人员 步骤 9 确定运行实施日期 步骤 10 实施后的审查 图 I-B-4-1 过程 3 概述

79 第 5 章 制定新导航规范的指导原则 5.1 引言 在多数情况下, 使用第 II 卷现有的国际民航组织导航规范可以满足国家或地区规划空域概念的导航要求 在某个国家或地区无法完成过程 2 并选择一项国际民航组织导航规范的少数情况下, 该国或地区将不得不制定新的导航规范 为避免地区标准的泛滥, 新导航规范将接受国际民航组织的审查并最终供全球使用 本章的指导原则就针对这一情况 只有在难以权衡规定的空域概念与标准的国际民航组织导航规范明确的导航功能要求的情况下, 才应制定新的导航规范 应该认识到, 制定新的导航规范需要严格评估导航设备及其运行 这将比过程 2 更需要适航当局的参与 虽然制定新导航规范的大量准备工作最初将作为过程 1 和过程 2 的一部分进行, 但相关国家或地区必须对每一步骤进行全面的分析 还需全部或部分地完成对过程 1 和过程 2 所做工作的审查或修改 5.2 制定新导航规范的步骤 步骤 1: 可行性评估与商业案例 制定新导航规范时, 确定一项航空器制造商和运营人实际上都能达到的导航规范, 并使该规范得到有成本效益的实施的可行性问题极为重要 进行可行性评估并制定商业案例是十分必要的 商业案例将评估规划的空域概念产生的效益和实施新导航规范的成本 成本信息将产生于规划的新导航规范包含的建议功能, 再加上对安装和认证成本的估算 应该清楚, 从新要求的最初确定到将其用于新的 RNAV 或飞行管理系统可能需要 5~7 年的时间 从该时间点到大多数航空器机队自然 ( 非强制 ) 更新 RNAV 设备以便能在特定空域运行, 这一过程可能超过 15 年 因此, 制定新导航规范通常需要在没有获得认证或运行审批的情况下使用已经由制造商提供的导航功能要求 新导航规范的纲要 纲要应是商业案例的产物, 并必须适当考虑到满足空域概念所需的功能要求 其内容必须足够详尽, 使航空器制造商能够为升级 RNAV 系统 ( 包括 RNP 系统 ) 制定成本概算 I-B-5-1

80 I-B-5-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 步骤 2: 制定导航规范 应该尽早与国际民航组织联系, 以确定将要引入的空域概念和对新导航规范的预期需求 国际民航组织在该过程中的作用是对详细审查该国或地区的要求给予支持, 以确保新导航规范随后在全球得到认可 以空域概念制定者在 PBN 实施工作开始时确定的空域概念为起点, 接下来必须具体描述航空器及其运行最终获得批准将依据的要求 起协调作用的国际民航组织将能够确定其他哪些国家或地区可能正在制定具有类似运行和 / 或导航功能的新导航规范 在这种情况下, 国际民航组织将支持多国或多地区制定新的协调一致的导航规范 新导航规范一经完成, 将最终纳入本手册第 II 卷中 尽管过程 1 中制定的空域概念和导航功能要求是制定新导航规范的起始点, 但为使其与正在制定的新导航规范的细节保持一致, 可能还需要对其进行反复完善 步骤 3: 明确和制定国际民航组织的相关规定 制定新导航规范可能需要制定新的国际民航组织规定, 如程序设计标准 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 8168 号文件 ) 或空中交通管理程序 尽管这些工作通常由专家进行, 但也希望各国或各地区确定需要引入的各种变化, 以执行新的导航规范和应用 步骤 4: 安全评估 根据附件 11 空中交通服务 和 空中航行服务程序 航空器的运行 (Doc 4444 号文件 ) 的规定, 应该对新导航规范进行全面安全评估 ( 见 安全管理手册 (SMM) (Doc 9859 号文件 ) 新导航规范一旦足够成熟, 即可进行安全评估 关于安全评估和风险建模必要因素的详细论述, 见第 II 卷 A 部分第 3 章 安全评估 步骤 5: 后续工作 当上述评估得出规划的新导航规范能够在空中交通管理环境下应用的结论时, 就要求该国或该地区将规划的应用正式通知国际民航组织 国际民航组织将采取行动, 将新导航规范纳入本手册第 II 卷中 新导航规范制定工作一经完成, 该国或该地区就要接着进入过程 3: 规划与实施

81 第 I 卷附篇

82

83 附篇 1 区域导航 (RNAV) 系统 1. 目的 本附篇提供了有关区域导航系统 其能力及局限性的信息资料 2. 背景 2.1 RNAV 被定义为 一种导航方式, 允许航空器在地面导航设备覆盖范围内, 或在机载自主导航设备的工作范围之内, 或者二者的组合, 沿任一期望的航径飞行 RNAV 系统可以作为飞行管理系统 (FMS) 的一部分 这就摆脱了常规航路和常规程序中航空器必须飞越导航设备上空的限制, 使飞行更灵活 高效 如图 I-A-A1-1 所示 2.2 航空器系统类型及其能力 特点和功能的不同给航空器如何实行 RNAV 运行造成了一定程度的不确定性和混乱 本附篇提供的信息有助于理解 RNAV 系统 2.3 RNAV 系统既有基于单一传感器的系统, 也有多类型导航传感器的系统 图 I-A-A1-2 中的示意图仅作为例子用来说明不同的 RNAV 航空电子设备之间的复杂性和互联性会有多大差异 2.4 RNAV 系统还可以与其他系统, 如自动油门和自动驾驶仪 / 飞行指引仪相连, 从而能够进行更自动化的飞行运行和性能管理 尽管在结构和设备方面存在差异,RNAV 设备包含的基本功能类型是相同的 BIF BIF WER THE NIF FRK MAN WER THE MAN 图 I-A-A1-1 传统导航与区域导航的比较 I-A-A1-1

84 I-A-A1-2 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 a) 基本型 b) RNAV 图 飞行显示器 GNSS 导航管理组件 c) 简易多传感器航空电子设备 组合飞行显示器 GNSS 导航管理组件 惯性系统 VOR DME d) 复合多传感器航空电子设备 GPS/ MMR GPS/ MMR 监视 / 告警系统 VOR DME 惯性系统 VOR DME 图 I-A-A1-2 RNAV 系统 从基本型到复合型

85 附篇 1 区域导航 (RNAV) 系统 I-A-A RNAV 系统 基本功能 3.1 RNAV 系统旨在通过可重复和可预测的航径定义, 达到适合于应用要求的特定精度水平 RNAV 系统通常将来自传感器的信息, 如大气数据 惯性参考 雷达导航和卫星导航, 以及内部数据库的输入数据和机组人员键入的数据进行综合处理, 以实施下列功能 ( 见图 I-A-A1-3): 导航 ; 飞行计划管理 ; 引导和控制 ; 显示和系统控制 3.2 导航 导航功能计算包括航空器位置 速度 航迹角 垂直航径角 偏航角 磁差 气压修正高度及风向和风级等数据 不仅可以进行无线电自动调谐, 还可以进行人工辅助调谐 导航系统控制 导航数据库 RNAV 计算机 显示和系统告警 飞行计划 导航传感器 导航 航径引导 / 速度管制 航空器飞行控制系统 图 I-A-A1-3 基本 RNAV 系统功能

86 I-A-A1-4 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 虽然可以根据单一类型的导航传感器, 如全球导航卫星系统进行导航, 但是许多系统是多传感器的 RNAV 系统 这些系统使用各种导航传感器, 包括全球导航卫星系统 测距仪 甚高频全向无线电信标和惯性参照系统来计算航空器的位置和速度 虽然实施的方式可能有所不同, 但系统的计算通常依据可用的最精确的定位传感器 RNAV 系统要确认每个传感器数据的有效性, 在多数系统中还要确认使用这些系统之前各类数据的一致性 全球导航卫星系统数据在被用于导航定位和速度计算之前, 通常要经过严格的完好性和精度检查 测距仪和甚高频全向无线电信标数据在被用于 FMC 无线电更新之前, 通常要经过一系列的 合理性 检查 这种严格性上的差异是由于导航传感器技术和设备所具有的能力和特性造成的 对于多传感器的 RNAV 系统, 如果不能将全球导航卫星系统用于计算位置 / 速度, 则系统可以自动选择诸如测距仪 / 测距仪或甚高频全向无线电信标 / 测距仪这类次级优选更新模式 如果这些无线电更新模式不能使用或已被取消, 那么系统就会自动转为惯性系 对于单传感器系统, 传感器故障可导致无法推测运行 航空器沿其飞行航径前进时, 如果区域导航系统正在使用地面导航设备, 系统就会利用航空器当前的估算位置及内部数据库自动调准地面站, 以获取最为精确的无线电位置 驾驶员可在 RNAV 系统自身显示器上或其他显示仪器上获得侧向和垂直引导 在多数情况下, 还会向自动飞行引导系统提供引导 最先进的显示模式将构成一幅电子地图, 包括航空器标志 计划飞行航径和地面相关设施, 如导航设备和机场等 3.3 导航数据库 RNAV 系统可以进入提供的导航数据库 导航数据库包括预先存储的导航设备位置 航路点 空中交通服务航路和终端程序及相关信息 RNAV 系统将使用这些信息生成飞行计划, 还可在传感器信息和数据库之间进行交互检查 3.4 飞行计划 飞行计划功能可生成和收集引导功能所用的侧向和垂直飞行计划 飞行计划的一个重要方面是在不参照任何地面导航设备的情况下, 使用纬度和经度详细描述飞行计划路径的航路点 更为先进的 RNAV 系统包括性能管理能力, 在这种管理中, 将使用空气动力学和动力装置模型计算与航空器相吻合, 并能够满足空中交通管制各种限制的垂直飞行剖面 性能管理功能会很复杂, 需要使用燃油流量 总燃油量 机翼位置 发动机数据和沿计划飞行航路的限制 高度 空速 马赫数 温度 垂直速度 进程以及驾驶员的输入信息 RNAV 系统通常为航路点 终端和进近程序以及始发地和目的地提供飞行进程信息, 包括预计到达时间和所需飞行距离 这对于空中交通管制进行战术和计划协调很有帮助

87 附篇 1 区域导航 (RNAV) 系统 I-A-A 引导与管制 RNAV 系统提供侧向引导, 并在很多情况下也提供垂直引导 侧向引导功能将导航功能生成的航空器位置与理想的侧向飞行航径进行对比, 生成用来指挥航空器沿理想航径飞行的引导指令 连接飞行计划航路点的最短或大圆航径 ( 通常称之为 航段 ) 和这些航段之间的弧形过渡由 RNAV 系统计算得出 通过将航空器当前位置和方向与标称航迹相对比, 计算出飞行航迹误差 依据航迹误差, 系统生成沿标称航迹飞行的滚动式引导指令 这些引导指令被输入到飞行引导系统, 用来直接控制航空器或为飞行引导仪生成指令 其中的垂直引导功能用于控制航空器在飞行计划限制的范围内沿垂直剖面飞行 垂直引导功能的输出信息, 通常是对显示系统和 / 或飞行引导系统发出的俯仰指令, 以及对显示系统和 / 或自动推力系统发出的推力或速度指令 3.6 显示和系统控制 显示和系统控制为系统初始化 飞行计划 航迹偏离 过程监视 主动引导管制和导航数据显示提供各种手段, 以使飞行机组人员掌握飞行情况 4. RNP 系统 基本功能 4.1 RNP 系统是具有支持机载性能监视和告警性能的 RNAV 系统 目前的具体要求包括 : 可靠地 可重复地和可预测地沿规划的地面航迹飞行的能力, 包括曲线航迹 ; 在通过垂直剖面实施垂直引导时, 使用仰角或规定的高度限制来确定所需垂直航径 4.2 根据系统的安装 结构和布局的不同, 可以采用不同的形式提供性能监视和告警功能, 包括 : 对所需和预计的导航系统性能的显示和指示 ; 未能达到 RNP 要求时, 对系统性能的监视和向机组人员告警 ; 按设置的 RNP 显示侧向航迹偏差, 并与独立的导航完好性监视和告警相结合 4.3 RNP 系统利用其导航传感器 系统结构和运行模式来达到 RNP 导航规范的要求 系统必须对传感器和数据进行完好性和合理性检查, 并可采用某种方式取消特定类型的导航设备, 以防止采用无效传感器的导航信息 RNP 要求可以限定航空器运行的模式, 如对于高精度要求的 RNP, 飞行技术误差是关键因素之一, 可以不允许飞行机组人员进行人工操作 根据预计的运行或需要, 还可要求安装双套系统 / 传感器 5. RNAV 和 RNP 的具体功能 5.1 基于性能的飞行运行必须以确保可靠的 可重复的和可预测的飞行航径的能力为基础, 改善计划运行中的运力和效率 实施基于性能的飞行运行不仅需要 RNAV 系统提供的各种传统功能, 还可能需要特定功能以改善

88 I-A-A1-6 基于性能导航手册第 I 卷概念与实施指南 程序 空域和空中交通运行 建立固定半径航径 RNAV 或 RNP 等待程序及侧向偏置等的系统能力属于后者 5.2 固定半径航径 固定半径航径 (FRP): 固定半径航径采用两种形式 : 一种形式是固定半径至定位点 (RF) 航段 ( 见图 I-A-A1-4) 固定半径至定位点航段是上述航段类型中的一种, 应该在终端或进近程序要求特定曲线转弯时使用 固定半径至定位点航段由半径 弧形长度及定位点来确定 支持该航段类型的 RNP 系统, 转弯时的航迹精度保持能力与直线段航迹精度保持能力一样 注 : 在程序设计中, 要考虑不同的航空器类型的坡度角限制和高空风的影响 EA123 TF RF TF EA125 下风 EA127 IF 进场 图 I-A-A1-4 固定半径至定位点航段 固定半径航径的另一种形式用于航路程序 由于定义程序数据的技术问题, 这要求 RNP 系统在两个航路段之间生成固定半径转弯 ( 亦称之为固定半径过渡或 FRT) ( 见图 I-A-A1-5) 这些转弯可能有两种半径形式 : 高空航路 (FL 195 以上 ) 为 22.5 海里, 低空航路为 15 海里 在 RNAV 空中交通服务航路使用这类航段可允许划设近距平行航路从而提高空域使用率 5.3 旁切转弯 旁切转弯是 RNAV 飞行航径的一个关键特征 RNAV 系统使用有关航空器速度 坡度角 风及航迹角变更等信息, 计算出从一航段顺利过渡至另一航段的飞行航段转弯 但是, 由于影响每架飞机转弯半径参数的不同及速度和风等的条件变化, 转弯的起始点和转弯区也会不同 ( 见图 I-A-A1-6)