欧洲P-RNAV设备评估指南

2008.4.16

摘要

此文件描述了支持P-RNAV评估所需的方法和程序。支持P-RNAV，同样适合ICAO RNAV-1，即ICAO Doc 9613。

1.       介绍

1.1背景

空中导航服务供应商（ANSP）有责任提供设备（比如导航设施）满足程序要求，包括RNAV程序。这类责任和要求有如下文件：

ICAO 文件 7300/8,

ICAO 附件 11，

JAA TGL 10，

ICAO 文件 9613。

RNAV1规范是P-RNAV，依据TGL-10，在欧洲使用。和美国RNAV，依据AC90-100。二者的综合。本指南中规范和标准一般针对于RNAV，有一些特殊规定针对P-NAV，满足P-NAV的一样满足RNAV-1

1.2目的和范围

本指南意在给ANSP提供必要的指导，在设备评估时满足PNAV要求。与基于性能的导航手册一致，提供更为细致的指南。可用于决定执行PRNAV，以及认定什么设施改变可以接受。

性基导航提供程序，满足不同导航设施和机载设备。然而，每个导航和机载设备的组合仍然需要评估，看是否满足不同程序要求。因而，此文件讨论基于GNSS和特殊DME的RNAV。关注DME是因为在评估DME满足RNAV-1时存在精度误差。VOR的作用，在2.1.3章讨论。

与RNAV设施评估相连的是RNAV程序有效性，调查可飞性和其他运行方面，和RNAV飞行检查。这方面有独立的欧洲管制指导文件。这个文件与ICAO8168(航空器运行)和8071（无线电导航设施手册）有关部分一致。

需要注意的是“程序”这一词，在这个文件中多次使用，既表示特殊程序（就像发布的程序图），以及RNAV航线。

1.3    读者

1.3.1 参与人描述

这个文件主要用于导航服务供应商，部分负责计划和运行导航设施的组织和团体。其次的目的是规范官方，空域使用者和导航数据供应商，设施评估的方法。第二个目的是规范官方，空域使用者，或导航数据供应商，指导设施评估的方法。尽管各国在具体的组织安排会不同，但以下ANSP功能一般涉及在评估中。

空域计划：通常ANSP的运行部门，空域计划着定义新的或已存的程序。他们负责评估程序对管制的影响，包括安全间隔是否满足。

程序设计：基于与空域设计者的合作，程序设计部分负责按照ICAO运行文件设计新的程序。包括设计程序图和相关资料，以后在AIP中公布，并传送给机载导航数据提供方。他们还可能负责RNAV程序的验证，可能与飞行检查组织合作参与飞行验证。

指定工程当局：指定工程当局负责地面和空中导航信号评估，是否满足特定的程序。工程局方是ANSP的技术部门，根据规定章程完成任务。工程局方完成设施评估，负责与程序设计部门的需要，辅助飞行检查任务，完成飞行检查报告评估。他们可能与相关维修部门合作。还可能与频率计划者合作。

飞行检查组织：此组织指导RNAV程序和支持设施的飞行检查。如果需要，空中信号设施0评估。

1.3.2 评估进程的配合

一个新的或更改的RNAV程序可能有不同的原因。比如机场，空域使用方，规则制定方，或空域的重新设计和优化。空域规划者和程序设计者会一起工作，精确指定运行要求和合适的程序。制定好的程序交给工程局方。

工程方然后检查程序，进行设施评估。如果必要，工程方会检查程序条件或优化程序的可能性。最后，工程方会与程序设计者和飞行检查方一起准备飞行检查。飞行检查组织指导整个飞行检查。

根据程序设计的发现，工程方的分析，飞行检查的结果，设施甚至是运行要求可能不得不修改。这可能包括程序本身的改变，或地面设施的某一方面。这些变化应该有有关方共同参与，明确变更造成的影响。

因为RNAV程序是相对新的领域。ANSP应该确认有关方都受到合适的培训。

1.3.3 区域导航设施评估的责任分配

正常而言，导航信号的评估责任在于工程局方。但程序设计者可能承担相关责任，利用合适的软件模拟信号覆盖范围。但不能代替工程局方的责任。因为工程方有某种设施最新的空中性能信息。

1.4    使用软件工具

合适的软件应该用来评估导航设施。但是评估可以使用手册分析和飞行检查，软件推荐使用是为了评估更加高效。这一软件可以，但不必须与程序设计集成。

整体上讲，RNAV评估工具应该包括3D地形模块，具有足够的清晰度和精确度，可以预期沿程序服务范围能见线路。包括各自角度的分析，和其他几何限制。注意DME台天线附近的地形模块精度，可能对预期程序的精度有明显的影响。

不推荐包括任何电磁波模块，因为生成真实的环境模块会需要很大的努力和复杂度。无疑，有类方法诸如4/3地球半径应该使用。

1.5 飞行管理系统功用性和航迹差异

本指南内容对应于FMS定位能力和限制。因而，这里的设施评估不需要任何特殊额外的FMS术语知识。注意这是基于飞机和机载设施的最好努力。仍会有一些特殊的飞机和机载构型产生不可接受的航迹偏差。但这是特定运营人的责任。PBN手册也推荐RNAV航迹保持精度分析。

2.       区域导航所需设备

2.1 RNAV设施种类

2.1.1 设施选项

RNAV程序应该总是允许使用GNSS.然而，一些老一些的RNAV机载系统不包括GNSS.为了提供GNSS的备选和满足只有DME/DME或DME/DME/惯导的用户，在实际中，基于DME的RNAV应该也被提供。

2.1.2 GNSS设施

因为GNSS(和基于飞机的增强系统特殊使用接收机自主完整性监视)在世界范围应用，不需要太多设施评估。无疑，应该注意，提供服务的责任在某个具体国家内部。可以通过一系列的方法，比如特殊的地面或机载设备，参考现存的GNSS记录，等等。

2.1.3 传统设施

主要的评估任务是，DME是否充分满足既定的RNAV程序。但VOR/DME也可以提供RNAV引导，但被发现太难于建立满足的标准和空中信号精度。各国不鼓励依赖VOR。因而，VOR的唯一用途是穿越检查（比如，探查地图偏移）和确认FMS在通过DME/DME覆盖间隙时未遭遇不精确的引导。随着RNAV使用的成熟，和VOR台站的减少，VOR的作用将更加缩小。

2.2 RNAV程序服务容量和DME覆盖标准

2.2.1 RNAV程序服务容量

RNAV程序的空域和服务容量，由程序设计表面的边界给出（比如第一区和第二区）。设备评估应该考虑一个足够大的区域。在程序中线两边知道边界。在垂直方向，取程序的最低高度。

2.2.2 指定的运行范围

指定的运行范围指导航设施的边界范围。ANSP有责任导航设施满足附件10在运行范围的要求。包括最低场地强度。要求最低的合格的DME台可供使用。

2.2.3 因为FMS转弯的几何限制

使用DME时，其范围不应超过160海里或少于3海里。另外，如果设施到飞机的角度超过40度，也应该被排除。

2.2.4 优值

有些飞机使用ARINC 424数据库优值来选择DME设施。优值可由数据库供应商调整，不一定与指定的覆盖范围匹配。不同的供应商内容亦不同。FMS可以编译。是运营人的责任来确保所需DME没被排除在外。这就是为什么AIP中公布DME运营覆盖范围。

2.2.5 ILS-双DME设施

有些RNAV系统没用ILS双DME设施。这是部分因为有一些这些设施有目的性偏置。因而，ILS加DME设施不适合支持所有RNAV用户。

2.2.6 软件使用和飞行检查

最初的设施评估应该使用软件来识别DME是否满足上述要求和限制。覆盖区分析应该更进一步由飞行检查数据证实，来确保稳定和精确地DME信号有足够的强度。

2.3    精度

2.3.1          介绍

除DME覆盖范围外，精度还必须考虑到。在程序范围内，精度应该满足或超过要求。机载设备和驾驶方面也应被考虑到。

2.3.2          总系统误差

P-RNAV的侧向航迹精度保持能力被定义为总系统误差，要求飞行时间等于或小于正负一海里。是导航系统误差和技术误差的平方根。导航误差由位置预期误差，航经定义误差和显示误差组成。为评估目的，航经误差和显示误差可以忽视。位置预期误差由空中信号误差和机载接收机误差组成。本章关于总系统误差，也就是导航系统误差和飞行技术误差。

对P-RNAV,飞行技术误差是0.5海里。与8168和9613一致。

2.3.3          DME/DME精度公式

导航系统误差分成两部分：一个来自机载设备（询问机），一个来自地面设备（回答机），包括空中信号传播效应。因为DME台RNAV要求最少两台，布局合理，足够范围。最大导航系统误差还用来评估覆盖间隙惯导限制。

2.3.4          飞机和空中DME精度分配

分配基于FAA TSO C66C 或等值的认证标准。范围是超过68海里。除了很多年的飞机，这是最先进的DME询问机认证标准。满足TSO C66C标准即满足PBN手册RNAV-1和RNAV-2标准。空中信号分配95%时间0.1海里，包括地面回答机0.081海里，以及诸如多途径传播效应延迟。

2.3.5          精度和航路空间联系

精度基于95%可能性。这包括正常导航系统性能。不包括非正常性能或系统失效性能。范围直接联系于正常程序，但是不得不考虑潜在的系统失效，提供足够的安全，监视和探查大的航迹偏差。

2.3.6          设施评估和程序设计的关联

精度误差因素在ICAO有统一，但二者目标不同。程序设计确保足够的障碍物保护，而设施评估增加余度确保DME程序的最少标准，考虑区域内所有信号。有可能RNAV程序从越障的角度可行，但从设施的角度却不可行。

2.4    其他要求

2.4.1          公用频道设施

如果合适的指定运行覆盖区和频率分配方法，机载设备不可能锁定到共用DME设施。但是，也有报告一些类此航迹误差的孤立情形。另外，有些FMS会排斥一些共用频道设施，如果已在看到范围。因而，这样的设施应该排除在评估设施之外。注意如果选定的，较近的设施因为维修不能用，机载电子可能会锁定共用频道设施。扫描DME问询机不能解码设施名称，驾驶员就探查不到共用频道误差。

2.4.2          多航经

根据地形间的不同，DME地点和RNAV程序，可能有信号反射，扭曲时间延迟测量。这些可能在丘陵区和山区或接近湖区，有可能反射的信号强于直接的信号。这一现象应该在飞行检查中检测。如果发现设施在相关区域提供误导信号，程序不应该批准只用DME/DME运行RNAV。

进离场程序的特殊考虑

特别在重大意义地形区域，设施评估需要确认，即使在使用RNAV的最低地形区域，也可以提供足够的RNAV服务。因而，最低垂直剖面需评估，包括任何诸如最低穿越高度或最低爬升梯度的限制。气压式高度区别效应可以无视信号精度，但只有数据基于地形时才可以。基于真高的评估（或过渡高度之上的标准气压）因此是可以接受的。

对离场程序，DME范围需要有足够的时间，直到FMS能够位置定位。这个时间是30秒。因此，只装载DME/DME的飞机，离场RNAV航段只能开始于某一点，源于最低高度，此点有足够的DME信号覆盖，加上此飞机最大速度沿离场程序的距离。程序设计部门要把最大可能速度和具体的运营人协同考虑，确保设想的运行区域适用。

大多数装载DME/DME/惯导系统飞机，在跑道入口更新（TOGA开关），能够提供足够合适的RNAV。跑道更新的惯导可以为PRNAV提供几分钟足够的精度。惯导在4.4.2将进一步讨论。

如果DME/DME只能够飞RNAV离场程序，并且DME/DME覆盖在500英尺机场标高不可用，那么离场程序的起始段需要基于传统导航。这可能对空域能力有影响。

3.       DME/DME设施评估程序

3.1 介绍

这章讲述评估DME/DME RNAV设施是否满足要求。这种评估基于已有的DME/DME设施，也可用于评估设施如何改变将优化RNAV服务。更多的优化考虑，比如DME/DME间隙的处理，包含在4.4。注意评估程序证明基于DME的RNAV，使用特定的合格DME设施时时可用的。并不意味着飞机运行程序会实际上完全使用同样的DME设施。

3.2 程序概述

第一步：收集必要的数据

第二步：识别单个合格DME设施

第三步：建立支持DME对

第四步：识别具体问题

第五步：准备和指导飞行检查

第六步：最后评估和完成检测

注意2,3,4和6步都有软件支持。

3.3    输入信息收集

工程局方应该收集所有必须的信息，从不同的程序设计和空域规划部门。包括所有的航路点经纬度，航经终端和任何垂直剖面限制（最小爬升梯度，最低穿越高度，速度等等）偏置，直飞或其他运行要求，以及第二保护区外边界。

3.4    识别单个合格DME设施

使用地形模型工具，决定哪个DME设施在识别范围，并且为所有飞行管理系统（范围大于3海里到小于160海里，标高角小于40度）。

从列出的DME设施，此设施在识别线内，消除所有设施，即那些ILS对或有共用频道的台站。

3.5    建立支持DME对

在程序服务区定义充足的DME对，评价是否满足角度要求（30度到150度）。对每对DME台，计算导航系统误差，检查是否满足+-0.886海里（95%）精度要求。

如果特定DME对是程序唯一可用台，任何新台必须在30秒前被识别为有效台。

如果任何程序要求范围大于当前的运行范围，则需要延展运行范围。工程局方应该联系政府的频率规划部门，决定延展运行区是否可行。

3.6    识别特殊问题

3.6.1          关键DME

如果只有一对有效支持DME，两个DME设施被认为对程序是关键的。如果一个特殊DME与所有支持DME对通用，这个DME台也是关键的。当范围之外会使RNAV无法定位时（知识使用DME/DME时）DME是关键的。设施评估需要识别支持某个程序的关键DME的数量。参考4.3。

3.6.2          识别潜在有副作用的DME设施

除识别合格DME对之外，还要评价设施的任何有害影响。有一些DME设施，其信号在远距离低角度可收到信号，或有明显的地形和其他反射。军用设施（塔康），老旧设施都需要专门考虑。机载设备可能排斥这些。

3.7    准备和指导飞行检查

3.7.1          检查现有飞行检查记录

3.7.2          准备飞行检查数据

准备需检查的DME清单。

飞行检查的目的是确认信号符合ICAO附件10标准，覆盖范围和精度满足RNAV要求。检查低高度，因反射和阴影的有害影响。

3.7.3          飞行检查装备

因为DME问答机进入记忆模式后，精度容差不能满足，这样产生覆盖空隙。

当前飞行检查系统一般不适合决定精确的覆盖限制。这是因为自动获取控制限制，以及不同的DME地面回答机入射角有很大差别。因此，水平天线获取区简易校准精度不会超过10db。场面加强设施精确到3db，需要使用3D获取方案和天线电压校准。另外，为有效探查多航经信号失真，推荐主用时间观察基准脉冲视频。这样也有利于识别传播失真的原因。如果有DME覆盖间隙，这些都是相关基本方法。

3.7.4 定期的飞行检查

RNAV程序不需要定期飞行检查。如果驾驶员或航迹偏离报告有收到，特定的调查使用飞行检查可能需要。

3.8    最后评估和测量完成

工程局方应该评估飞行检查报告，确认起始评估是否如设想一样，或是否有任何非预期的影响，并采取适当的补救措施。

如果任一DME设施被检测对导航有害，该台将被撤除。

任何关键DME，应该在程序图和AIP清楚标明。

4.       技术专题

4.1 负标高角

特别是地形限制区，可能会需要依赖DME设施负标高角。比如标准终端进场程序在峡谷机场，DME台安装在附近山上。

4.2

4.3 关键DME设施

如果当局决定关键DME设施不能用，备用方法包括GNSS或惯导。

4.4 在DME/DME RNAV 服务的间隙

如果没有足够的合格DME设施支持程序，然后就会有DME/DME覆盖间隙。可能在程序的任何一点，包括起飞后的标准离场程序，等等，在达到足够的高度进入DME覆盖区以前。

注意一点，因为有些飞机FMS在失去DME/DME信号后会转到VOR/DME导航，所以可用精度也需评估。

评估应尽可能准确分出间隙的边界。要考虑30秒定位迟延。

下述方法可采用来消除此覆盖间隙。

4.4.1 推测定位

如果间隙是在直线段，飞机可以利用推测定位继续飞行。但是，相关程序设计容差需要考虑。

4.4.2 惯导系统

4.5 RNAV偏置和直接程序