[发明专利]一种基于性能导航的飞行程序设计系统及验证平台和验证方法

说明书

技术领域

本发明属于航空导航领域，具体涉及一种基于性能导航的飞行程序设计系统及验证平台和验证方法。

背景技术

中国经济的高速发展促进了民航业的迅速增长，1978年以来，中国民航运输总周转量年增长率为18％，约为同期GCP增长速度的2倍左右。2000年中国民航运输总周转量为世界第九位，2003年为第五位，2004年为第三位，2005年跃居到世界第二位。近年来一直保持着第二的位置，已成为民航大国。虽然中国民用航空运输系统整体保持着快速稳步发展，然而中国民航的快速发展也面临诸多挑战，主要包括：

(1)特殊机场众多

特殊机场是指飞行环境复杂、机场保障条件不足，为保证飞行安全，需要采取特别应对措施的机场。我国目前有38个特殊机场，海拔2438米(8000英尺)以上的高高原机场有8个，还有更多的高原和复杂机场正在建设中。受地形和地理条件的影响，这些机场和区域的传统地基导航设施难以满足运行需要，且投资巨大，维护成本高。

(2)东西部发展不平衡

由于我国地区经济发展的不平衡，东部地区拥有较完善的基础设施和地基导航系统，监视雷达可实现多重覆盖。但西部地区的基础设施和地面导航台建设不完善，导航台和监视雷达的信号覆盖不完全。随着西部经济的快速发展，西部地区民航基础设施的建设面临严峻挑战。

传统导航时利用接收地面导航台的信号，通过向台和背台飞行实现对航空器的引导，其航路和飞行程序受地面导航台的布局与设备种类的制约，精度有限，现在的运行概念和技术手段不能解决上述问题。随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其它先进技术的不断发展，国际民航组织(ICAO)提出了“基于性能的导航(PBN：Performance Based Navigation)”概念。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较传统程序具有如下优势：

●精确地引导航空器，提高飞行运行安全性；

●提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，减少可控撞地的风险；

●改善全天候运行，保障地形复杂机场运行的安全；

●实现灵活而优化的飞行航径，增加飞机业载，减少飞行时间，节省燃油。

PBN原型源于RNAV(区域导航)和RNP(所需性能导航)概念。其概念是九十年代初期国际民航组织研究发展新航行系统(FANS)时提出的，最初是应用在跨洋飞行的空域管理和空中交通间隔调配。随着机载导航技术的不断创新，PBN的定义和内涵也在不断变化。国际民航组织在整合已有研究成果的基础上，2008年正式提出了基于性能的导航概念，明确了RNAV和RNP是两种不同形式的PBN，其应用范围也拓广到了飞行的各个阶段。PBN是航空强国目前正在研究的热门课题，也是国际航空界公认为未来航行发展的趋势。

最早应用PBN技术的是美国阿拉斯加航空公司。在朱诺机场使用PBN程序后实现了地形复杂和低天气标准运行。目前美国有近10个复杂程度不同的机场使用了PBN程序，仅阿拉斯加航空公司2003-2004年间，经统计减少备降返航603个航班，并每年节约500万美元。基于性能的导航技术的应用为航空公司带来了高安全可靠性和巨大的经济效益。国际上除美国外，加拿大、新西兰、澳大利亚也开展了PBN技术的研究与应用。欧盟国家也在积极关注PBN技术的发展，并在积极推动这些技术在欧洲的实施，并将PBN作为欧洲天空一体化的重要技术支撑之一。

PBN技术的日臻成熟与完善，为中国民航的快速、安全发展提供了有效解决问题的途径。国际民航组织第36届大会决议指出：“各缔约国应在2009年完成PBN实施计划，确保在2016年之前，以全球一致和协调的方式过渡到PBN运行”。中国民航局为此发布了《中国民航基于性能导航(PBN)实施路线图》，在中国大力推广PBN航行新技术。中国民航PBN实施路线图也于2009年出台。其实施策略将分为三个阶段，即近期(2009-2012)、中期(2013-2016)、远期(2017-2025)。近期实行PBN重点应用，中期实行PBN全面应用，远期实行PBN与CNS/ATM系统整合。