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1、美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述 编号 毕业论文题 目学生姓名学 号学 院专 业班 级指导教师 二一二年六月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目： 美国和欧洲新一代民航运输系统研究综述）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： 年 月 日 学号： 美国和欧洲新一代民用航空运输系统综述目录摘要4Abstract6第一章、序言71.1新航行系统的产生71.2新航行系统的组成81.3新航行系统的特点9
2、1.4美国和欧洲的新航行系统的异同点10第二章、通信系统132.1 甚高频（VHF）和 高频HF语音/数据通信132.2 航空移动卫星服务（AMSS）语音/数据通信142.3二次雷达 SSR/S模式数据链152.4 航空电信网（ATN）15第三章：导航系统173.1 所需导航性能和区域导航RNP/RNAV173.1.1RNAV的产生和陆基RNAV的应用183.1.2星基RNAV的应用183.2 全球卫星导航系统GNSS/DGNSS223.22卫星导航的增强应用233.3 惯性导航系统INS/IRS253.4 微波着陆系统（MLS）25第四章:监视系统264.1 自动相关监视系统（ADS）264
3、.1.1自动相关监视系统介绍264.1.2 ADS-B 新技术28(2)ADS-B 的原理28(3)ADS-B 技术应用294.2 二次雷达（SSR） A/C模式，S模式。304.3 所需监视性能（RSP）32第五章：空中交通管理系统325.1 空域管理（ASM）325.2 空中交通服务系统ATS335.3空中交通流量管理 ATFM335.4所需空中交管理性能（RATMP）34参考文献35谢词37 美国和欧洲新一代民用航空运输系统综述摘要 新航行系统由通讯(C)、导航（N）、监视(S)和空中交通管理（ATM）四部分组成。通讯、导航和监视是基础设施，和空中交通管理师管理体制、配套设施及其应用软件
4、的组合。 新航行系统是一个以星基为主的全球通讯、导航、监视加上自动化的空中交通管理系统。从新技术利用上来说，主要是卫星技术+计算机网路技术+数据链技术的应用，系统的关键问题是卫星应用问题，ATM的关键问题是数据化、计算机处理机联网问题。通讯系统，对于通讯系统，最关键的在于数据的双向传输，尤其是飞机与地面的通信。传输途经有：航空移动卫星系统（AMSS）、VHF话音/数据链通讯、二次雷达S模式数据链通讯、HF话音/数据链通讯。导航系统，逐步引入区域导航能力的（RNAV），并使其符合所需导航性能（RNP）标准。采用全球导航卫星系统（GNSS）来提供覆盖，并用于飞机航路导航和进离场、进近着落。监视系统
5、，二次雷达保留使用，尤其在交通密度区域内；在其他区域，特别是在海洋空域和边远陆地区域内，将采用自动相关监视。空中交通管理系统，空中交通管理系统是新航行系统的一个重要组成部分，是构筑在通讯、导航和监视系统之上的管理系统，是配合设施及其应用软件的组合。 总之，新航行系统将对全球航空运输的安全性、有效性、灵活性带来巨大的变革，新航行系统使民用航空进入了行动发展时代。关键字:通讯，导航，监视，空中交通管理The new generation of clvil aviation transport 0f Europe and AmericanAbstract The new navigation sys
6、tem consisted by communication (C), navigation (N), surveillance (S) and air traffic management (ATM) four parts. It is made of Communications, navigation and monitoring which are basic facilities, the air traffic management division management system, supporting facilities and its application softw
7、are .The new navigation system is to a star and giving priority to global communications, navigation, surveillance and automation of air traffic management system. Using the new technology on speaking, mainly is the satellite technology and computer network technology and the application of data cha
8、in technology, the key problem of this system is satellite application problem, the key problem of ATM is digital, computer processor networking problem.Communication system, to communication systems, the key lies in the two-way transmission of data, especially the plane and ground communication. Tr
9、ansmission via: aviation mobile satellite system (AMSS), VHF voice/data chain communication, secondary radar data chain S mode of communication, HF voice/data chain communication. Navigation system, area of navigation skills (RNAV) are introduced gradually , and make it accord with the require navig
10、ation performance (RNP) standard. The global navigation satellite system (GNSS) is provided to cover this area, and used for en-route navigation ,arrival and departure and approach to land.surveillance system, the secondary radar also keeps using, especially in density areas where traffic more than
11、anywhere else; In other areas, especially in area airspace of the ocean and remote land , will adopting the automatic depend surbveillance. The air traffic management system, the air traffic management system is an important part of the new navigation system and it is based on communications, naviga
12、tion and monitoring system with the facilities and application software combination.In short, the new navigation system will bring the huge change to the global air transport safety, efficiency, flexibility , the new navigation systems make civil aviation into the action age.Key word: communications
13、； navigation；surveillance； the air traffic management 第一章、序言1.1新航行系统的产生国际民航组织（ICAO）基于对未来的商务交通流量的增长和应用需求的预测，为解决现行航行系统在未来航空运输中的安全、容量和效率不足的的问题，1983年提出了在飞机、空间和地面设施三个环境中利用卫星和数字信息提供的新进通信（C）、导航（N）、和监视(S)技术。由于当时有些系统设备仍在研制中，尚不具备所需运行的条件，ICAO将该建议称为未来航行系统（FANS）方案。随着各种可用的CNS技术的日臻成熟，人们愈加注重由新航行系统产生的效益，同时意识到在实现全球有效
14、航空运输目的上，空中交通管（ATM）是使CNS相互关联、综合利用的关键。ATM的运行水平成为了体现先进CNS系统技术的焦点。基于这一发展新航行系统的思想，20世纪90年代初期，ICAO将FANS更名为CNS/ATM系统。有关系统实施规划、推荐标准和建议措施等指导性材料的制定进一步加速了新航行系统的实施。1998年，ICAO全体大会再次修订了全球CNS/ATM实施规划，其内容包括技术、运营、财政、法律、组织等多个领域，为各个地区实施性航行系统提供了更具体的指导。CNS/ATM系统在航空中的应用将对全球航空运输的安全性、有效性、灵活性带来巨大的变革。新航行系统是民用航空进入了新的发展时代。1.2新
15、航行系统的组成新航行系统有通信（C）、导航(N)、监视(S)和空中交通管理(ATM)四部分组成。通信、导航和监视是基础设施，空中交通管理是管理体制、配套设施及其应用软件的组合。新航行系统是一个以星基为主的全球通信、导航、监视加上自动化的空中交通管理系统；从技术利用上来说，主要是卫星技术+数据链技术+计算机网络技术的应用，系统的关键问题是卫星应用问题，ATM的关键问题是数据化、计算机处理及联网问题。通信技术，对于通信，最关键的在于数据的双向传输，尤其是飞机与地面的通信。传输途经有：航空移动卫星通信（AMSS）、VHF语音/数据通信、二次雷达S模式数据链通信、HF语音/数据链通信。飞机的电子设备之
16、间，地面各个单位、部门之间，都通过航空电信网（ATN）连接。导航系统，逐步引入区域导航能力（RNAV）,并使其符合所需导航性能（RNP）标准。采用全球导航卫星系统（GNSS）来提供全球覆盖，并用于飞机航路导航和进离场进近着陆、差分卫星导航系统（DGNSS）将逐步取代ILS,NDB、VOR、DME将逐步退出导航领域，保留惯性导航（IRS/INS）并发展与卫星组合的导航系统。监视系统，二次雷达（SSR）的保留使用，尤其在交通密度高的区域时；在其他的区域特别是在海洋空域和边远陆地区域内，将采用自动相关监视（ADS）这样可以为那些只有很少或没有监视服务的区域提供综合监视信息。空中交通管理（ATM）系统
17、， 空中交通管理系统是新航行系统的一个重要组成部分，是构筑在通信、导航和监视系统之上的管理系统，是配套设施及其应用软件的组合。其目的是使航空器运营者按其计划的时间起飞和到达，并在不降低安全的情况下，以最小约束的方式按其满意的飞行剖面飞行。1.3新航行系统的特点 新航行系统是一个完整的系统。新航行系统由通信、导航、监视和空中交通管理组成。其中的通信、导航和监视系统以硬件设备和应用开发为主，空中交通管理则以数据综合处理和规程管理运行为主。通信、导航、监视和空中交通管理之间相辅相成，在科学的管理方法指导之下，高性能的硬件设备能为实现ATM目标提供可靠的手段，为空中交通高效的运行提供潜能。新航行系统是
18、一个全球一体化的系统。新航新系统满足国际承认和相互运行的要求，对空域用户以边界透明方式确保相邻系统和程序能够相互衔接。适用于广大用户和各种水平的机载电子设备。随着新航行系统不断完善而产生的所需总系统性能（RTSP）的概念，将对总系统在安全性、规范性、有效性、空域共享和人文因素等方面做出规定。以保证去的协调一致的运行效果，是空中交通管理和空域利用率达到最佳的水平，从而实现全球一体化ATM的目标。新航行系统是以卫星为基础的综合系统，新航行系统主要依赖的新技术可以表示为：卫星技术+数据链+计算机技术+自动化技术。其中，卫星技术和数据处理技术从根本上克服了路基航行系统固有的而又无法解决的一些缺陷，如覆
19、盖能力有限、喜好质量差等。计算机应用和自动化技术是实现信息处理快捷、精确及减轻了人员工作负荷的重要手段。新航行系统实施采取先辅后主，先易后难的原则。先辅后主，在走向新航行系统的进程中，必然有新老系统并存的过渡期，先易后难，新系统先在对路基的设备影响小的地方或环境实现应用，那些对路基系统产生较大影响的场合在后慎重解决。1.4美国和欧洲的新航行系统的异同点NGATS具有以下五大特点：以用户为中心：用户可以直接进入按它们的需要所设计的数据系统，进行准确和快速决策。通过无缝隙地向用户发送数据，以及适当的政策和市场机制，降低政府对实时运行的直接控制程度。签派员、飞行计划人员、管制员和流量管理人员将集中于
20、“end-end”的战略流量管理上，尽量减少对单次飞行的干预。全系统的转变：转变系统不光是指技术上的转变，也包括对那些过时和不能满足用户需要的组织机构、程序、战略和业务方式上的转变。在陈旧的条例、政策和业务模式上嫁接新技术是很难成活的。机构的领导者必须要使自己的专业人员接受新政策、标准、程序和技术。鼓励公众接受新的和即将引进的重要技术是政府和行业的责任。地方政府、私营机构和企业、学术团体都要加入到这个转变中来。由于航空运输是全球性的，因此也要鼓励国际航空团体的加入。前摄性的安全风险管理：安全是确保系统持续发展和满足运输增长需求的关键。NGATS将通过前摄性地发现和预测风险，在风险发生之前进行预
21、防。其关键是信息共享。NGATS将建立新的文化，鼓励共享安全信息。所设立的安全目标和检测方法将促进所有改进安全的举措和行动，以及研发（R&D）的进行。NGATS的各个方面都将体现安全设计和决策保证。全球融合一致：建立现代化系统能够促进整个行业的发展，但新系统的建立并不是要在旧系统和技术上拼凑，那样会增加额外的成本。要通过理解备忘录和联合工作组等形式与世界各地区以及国际民航组织进行合作。建立全球合作和协作的框架。寻求机会建立统一的空中交通管理系统，制定一致的实施新技术的时间表。基于性能的服务和基于风险的安全管理方法是保证建立协调一致系统的关键，这个系统将允许对飞机的性能和地区服务上有差别。要鼓励
22、其他地区接受美国的技术和标准。全球协调一致并不只局限于空中交通管理，它也适用于环境、安全和保安等各个方面。环境友好：飞机和机场是目前主要的环境影响因素。自1995年丹佛机场以后，美国没有再新建过一家大型机场，即使只增加跑道也会招致地方的反对。为了保证将来的发展，必须要解决环境问题，因此在NGATS中，不能把环境问题与其他目标隔离开，要综合考虑。NGATS要能够从伙伴机构拥有的新技术开发和良好的政府-私营部门关系中受益，例如，NASA已经设计研发了低阻力、低排放、低噪声、省油的飞机和发动机；JPDO里的环境IPT已经在在进行国家空域系统实施CDA（连续下降进近）程序的工作。欧洲单一天空（SESA
23、R）的特点：到2025年，美国对航空运输的需求将增长到现有水平的三倍，而欧洲到2020年时对航空运输的需求也将翻倍。为了适应未来的航空需求，美国和欧洲都开始对各自的航空运输系统进行现代化。与美国新一代航空运输系统（NGATS）不同点： 在美国，由联合计划发展办公室（JPDO）负责新一代航空运输系统（NGATS）的组织和协调工作，参与机构共有7家，都是政府部门。私营部门的参与主要是选派技术人员和专家参加JPDO中的某个综合产品工作组（IPT），和参加新一代航空运输系统学会（NGATS Institute），该学会主要是从事研究工作。私营部门在新一代航空运输系统（NGATS）计划阶段之后的实施阶段
24、将会发挥更加重要的作用。私营部门充当的角色是NGATS与SESAR的一个不同点。在SESAR中，由私营部门Eurocontrol领导SESAR，委托SESAR项目联合体（由30多个公司组成）在这两年之间内从事SESAR的定义工作。两年之后，SESAR项目联合体将制定一个“空中交通管理总体计划”，详细说明欧洲空中交通管制现代化计划。 欧洲只是致力于空中交通管制的现代化，这又是SESAR与NGATS的一个不同点。NGATS更加综合一点，除了空中交通管理，还包括保安、环境和其他方面的问题，是对整个交通运输系统的转换。SESAR和NGATS在开发和设计运行概念时的方法也是不同的。“JPDO运用的是反复
25、征求意见的方法”，而SESAR是以项目下发的。JPDO的方法包括了征求众多利益关方的意见，可以使没有参与综合产品工作组（IPT）计划制定过程的工业和政府部门能对综合产品工作组（IPTs）的概念和观点进行评价。而SESAR项目联合体更多的是以项目为取向，这主要是由于工业部门的参与，工业部门在空中交通联合会（Air Traffic Alliance）的领导下，利用自己在飞机制造业和地面ATC系统中的经验来从事现今SESAR定义阶段的工作。另外，SESAR和NGATS所面临的挑战也不相同。美国的空域比较广阔、复杂，有着很多欧洲国家所没有的通用航空，但是，这些都需要和谐发展。而欧洲的空域是分割的，各国
26、空中交通管制都是独立管理的。而破除空域分割并不一定能缓解欧洲航空运输系统带来的压力。这就是为什么Eurocontrol和SESAR正在考虑类似JPDO的解决方案的原因。利用自动相关监视播报ADSB（一个定位系统）从基于地面的航空运输管理系统向基于卫星的航空运输管理系统的转换就是一个解决方法。Eurocongtrol和JPDO都认识到了ADSB能提高导航服务的成本效率。两者的相同点 它们之间有很多相似之处。SESAR和NGATS都有时间表：NGATS的运行概念要在明年初完成，SESAR的“空中交通管理总体计划（ATM Master Plan）”将在后年初完成；SESAR要在2020年之前实施，N
27、GATS要在2025年前实施。尽管Eurocontrol和JPDO都各自抓紧自己的工作，但是他们也正在努力合作，都努力使各自的航空运输系统能共同使用，这从他们正在加强交流（比如说人事上的合作）就能看得出来，而人事上的合作是从今年六月份派Meckiff到JPDO的工作安排开始的，Meckiff在接下来的两年中将参与JPDO的工作。NGATS和SESAR也有机制上的合作：NGATS有全球融合综合产品工作组（Global Harmonization IPT），主要是从事全球通用性方面的工作，美国政府也是欧洲委员会工业咨询理事会（European Commissions Industry Consul
28、tation Body）的成员之一，而欧洲委员会工业咨询理事会为SESAR提出一些建议。很明显，Eurocontrol与JPDO都意识到了他们一起合作、一起建设全球通用的航空运输系统的重要性，这使飞机在飞越不同国家空域时可以不配备几套不同的设备。航空运输系统的全球融合性能提高效率，减少一些不必要的成本。依照Meckiff的说法，SESAR与NGATS的相同之处要多于不同之处，这将使得全球融合性更加容易，这对美国和欧洲的航空运输系统的提供者和使用者来说都是天大的好消息。按照2004年Eurocontrol与FAA签定合作备忘录，英国工程师Colin Meckiff已经被派往JPDO工作，任Eur
29、ocontrolFAA协调员。他在最近说，“NGATS与SESAR之间可以合作的层次很多， 但是最基础的是两者之间的通用性”。Meckiff说到，SESAR与JPDO成了Eurocontrol和FAA的关键项目，他自己作为SESAR与NGATS之间的一个纽带已经越发显得重要，因为负责SESAR 定义阶段的SESAR项目联合体与JPDO综合产品工作组（IPT）的联系越来越密切，以此来完成关于未来航空运输系统概念方面的文件。他说，SESARNGATS的相同之处要多于不同之处。“这两个项目都将提交运行概念，未来资金方面的问题是SESAR与NGATS都要面对的大困难，他们也都共同关心私营部门的参与”，
30、Meckiff说，“他们有共同的目标和挑战”。他们主要的目标是建立各自的、能满足未来的航空旅行需求的航空运输系统。欧洲也面临着空域分割的一些额外约束，欧洲的每个国家都各自进行各自的空中交通管制。但是，Meckiff说解除空域分割在不远的将来会实现，这是鉴于未来航空运输系统的压力，这也是为什么Eurocontrol和SESAR都在考虑与JPDO相同的解决办法的原因。Meckiff说这些解决办法包括数据链接和自动相关监视播报（ADSB）。美国新一代航空运输系统（NGATS）与欧洲单一天空实施计划（SESAR）不同的一个方面是他们所强调的技术重点不一样。Eurocontrol注重数据链接，而JPDO
31、以开发自动相关监视播报（ADSB）开始，而欧洲还没有实施自动相关监视播报（ADSB）的计划。第二章、通信系统2.1 甚高频（VHF）和 高频HF语音/数据通信(1)组成 机载VHF电台 地面VHF通信终端(2)主要技术指标 工作频率：118.00136.975MHz 工作方式：半双工 通信距离：250NM以内(3)用途 地面与飞机及飞机与飞机之间进行话音联系的工具。高频（HF）语音/数据通信(1)组成 机载HF电台 地面HF通信终端(2)主要性能指标 工作频率：330MHz 工作方式：半双工 通信距离：1002000NM(3)用途 在偏远和海洋区域，管制人员和飞机驾驶员进行话音联系。2.2 航
32、空移动卫星服务（AMSS）语音/数据通信AMSS为航空用户提供远距数据链和话音通信。组成：卫星转发器；飞机地球站(AES)；地面地球站(GES)。其中，卫星转发器：由同步轨道卫星完成馈送链路和服务链路间的频率转换。目前有INMARSAT卫星。飞机地球站(AES)：飞机上用来进行AMSS通信的设备，包括天线、卫星数据单元和高功率放大器等机载电子设备。地面地球站(GES)：地面用来进行AMSS通信的设备，完成飞机和ATM、航空公司间的通信中继。包括天线、收发信机、信道单元和网络管理设备。AMSS的链路示意：AMSS的通道示意：AMSS采用面向比特协议，与ATN完全兼容。与VHF通信相比，AMSS通
33、信延迟时间较长(高轨道同步卫星)。将利用低轨或中轨卫星，进一步降低AES的设备费和使用费，减小延迟时间，消除南北极附近的通信盲区，真正实现全球、全天候的航空卫星通信。2.3二次雷达 SSR/S模式数据链S模式即选择模式，S模式是二次雷达(SSR)的一种增强模式，允许地面管制单位有选择的询问，在地面询问和机载应答装置之间具备双向交换数据功能。S模式具有以下特点：有选择的询问，防止信号范围内的所有飞机同时应答引起的系统饱和和混叠发生；一机一码，以防止询问信号串扰其他飞机；为ATC服务提供数据链能力，为VHF话音通信提供备份；实现对飞机状态的跟踪监视；使用单脉冲技术有效的改善了角度分辨率，提高了方位
34、数据的精度；是防撞的可靠手段，TCAS是利用SSR应答机的信号来确定临近飞机的距离和高度，利用S模式数据链功能，可确切的知道对方的坐标位置，有利于选择正确的回避措施。对通信功能而言，因为S模式的数据链仍沿用了SSR的工作方式，势必受到天线扫掠间歇的影响限制，是依赖于S模式的通信次数、速率和实时性差于VHF数据链。但对雷达功能而言，代表了发展的一个方向。2.4 航空电信网（ATN）ATN是全球范围内，用于航空的数字通信网络和协议。ATN将航空界的机载计算机系统与地面计算机系统连接起来，ATN能支持多国和多组织的运行环境，使之随时互通信息。ATN将按照国际标准化组织(ISO)的开放互连(OSI)7
35、层模型来构造。主要由3个子网构成：机载电子设备通信子网(数据链管理系统)；空地通信子网；地面通信子网(分组交换、局域网)。各类子网之间利用路由连接器连接，用户经路由器通过网关进入ATN，再按照网间协议和标准进行信息交换。地面路由器确保将信息传送到要求的终端和飞机，并保存每架飞机的位置信息；跟踪系统配合地面网络，分析媒体的可用性，向飞机发送信息数据。飞机路由器确保飞机信息通过要求的媒体发送。在现阶段，通信方式和格式繁多，缺乏一致性和兼容性。但是，所需通信性能(RCP)将是今后通信技术发展和应用时共同遵守的标准，如同RNP。飞机通信选址报告系统(ACARS)是目前向ATN过渡的一种数据链类型。AT
36、N早期应用ACARS的应用(OOOI过程)飞行阶段来 自 飞 机到 飞 机滑 行链路测试/时钟更新；燃油/机组信息；延误报告；滑行；(OUT)离港前许可(PDC)；自动终端情报服务；载重和配平；机场分析；垂直速度；飞行计划硬拷贝，注入FMS；起 飞飞机脱离跑道信息；(OFF)离 港发动机数据；飞行计划更新；气象报告；航 路位置报告；气象报告；预计到达时间；话音请求；发动机信息；维修报告；ATC许可；气象报告；再许可；地面话音请求(选择呼叫)；进 近准备；廊桥请求；预计到达时间；特殊请求；发动机信息；维修报告；廊桥确认；廊桥联系；旅客和机组信息；自动终端情报服务；着 陆着陆信息；(OFF)滑 行
37、滑行到停机坪；燃油信息；机组信息；取自中央维修计算机的故障信息；(IN)第三章：导航系统3.1 所需导航性能和区域导航RNP/RNAV区域导航不是一个新概念，但在新航行系统环境下，新导航系统赋予了使用几十年的区域导航以新的含义。空中交通史上的第一批航路是沿着地面台点设计的，在作出向、背台飞行的区别和台点的频率、航路宽度、飞行高度的规定后，飞机按设计的航路飞行，管制员按该航路计划飞行实施管制。由于当时还没有机载计算组件，飞机按逐台径向导航方法飞行。 3.1.1RNAV的产生和陆基RNAV的应用随着VOR和DME导航设备成功地运用于航空导航和机载计算组件的装备，出现了区域导航（RNAV）概念并得以
38、初步应用。根据当时所用系统性能和特性，RNAV被确认为一种导航方法，允许飞机在导航台信号覆盖范围内，或在机载自主导航设备能力限度内，或在两者配合下按所需航路飞行。这也正是目前陆基航行系统条件下RNAV航路设计的特点。虽然可以依靠机载计算组件作用，在导航台的覆盖范围内设计一条比较短捷航路，但是，航路仍然考虑地面是否建有导航台而设计。一般说来，对应地面建导航台有困难的空域，多为不繁忙空域。3.1.2星基RNAV的应用卫星导航系统的应用，从根本上解决了由地面建台困难导致空域不能充分利用的问题。卫星导航系统以其实时、高精度等特性使飞机在飞行过程中能够连续、准确地定位。在空域利用允许情况下，依靠卫星导航
39、系统的多功能性，或者与飞行管理计算机的配合，飞机容易实现任意两点间的直线飞行，或者最大限度地选择一条短捷航路。从一般意义上讲，利用卫星导航，飞行航路不再受地面建台与否的限制，实现了真正意义上的航路设计的任意性。因而可以认为，卫星导航技术的应用使RNAV充分体现了Random Navigation（随机导航）的思想。3.1.3RNP的定义和提出RNP的目的RNP概念是91、92年间由FANS委员会向ICAO提出的。94年，ICAO 在正式颁布RNP手册(Doc 9613-AN/937)中定义RNP为：飞机在一个确定的航路、空域或区域内运行时，所需的导航性能精度。RNP是在新通信、导航和监视技术开
40、发应用条件下产生的新概念。RNP也是目前提出的所有所需性能RXP(X=C、N、M、ATM、tS)中唯一有明确说明和规定的性能要求，而其它皆在讨论制订中。尽管如此，RNP从颁布后就没有停止其完善和充实工作，随着各种可用技术的成熟，RNP的应用领域还在延伸，规定的项目还在增加。ICAO提出RNP概念并作出相应规定的目的是：改革以往对机载导航设备管理方式，从无休止的设备审定和选择工作中解脱出来；在规定的航路空域内运行的飞机，要求其导航性能与相应空域能力相一致，使空域得到有效利用；不再限制机载设备最佳装备和使用；作为确定飞行安全间隔标准的基本参考。3.1.4RNP的应用RNP可用于从起飞到着陆的各个飞
41、行阶段。(1) 航路RNP航路RNP是在确定航路、空域或区域内，对飞机侧偏的最大限制。4种RNP类型类 型定位精度(95%)应 用RNP11.0海里(1.85km)允许使用灵活航路RNP44.0海里(7.4km)实现两个台点间建立航路RNP12.612.6海里(23.3km)在地面缺少导航台的空域RNP2020.0海里(37.0km)提供最低空域容量的ATS陆基导航系统的RNAV航路可以缩短航线距离，但飞行航路依旧受到地面导航台的限制。星基导航系统的RNAV航路则可以实现既短捷又灵活的设计。以规定的RNP1类型的航路为例，RNP1系指以计划航迹为中心，侧向（水平）宽度为1海里的航路。对空域规划
42、而言，可利用RNP1进行灵活航路的设计，运用在高交通密度空域环境，有利于空域容量的增加。同时，对飞机的机载设备能力而言，在相应类型航路飞行的飞机，若要保证在该类航路安全运行，必须具有先进机载导航设备。飞RNP1航路的飞机必须具备利用两个以上DME，或卫星导航系统更新信息的能力。同理，RNP4类型系指以计划航迹为中心，侧向（水平）宽度为4海里的航路。由于RNP4有较松的航路宽度要求，可适应于目前陆基航行系统支持的空域环境。在实际应用中，RNP概念即影响空域，也影响飞机。对空域特性要求而言，当飞机相应的导航性能精度与其符合时，便获得在该空域运行。要求飞机在95的飞行时间内，机载导航系统应使飞机保持
43、在限定的空域内飞行。另外，能在高精度要求航路运行的飞机，也可以在较低精度要求航路上运行，反之则不行。(2) 终端精密RNP(窗口航路效应)在考虑飞机运行总系统误差后，提出终端精密内外隧道概念。内隧道指系统正常的性能范围，外隧道是指飞行安全的限界。 （1） 隧道参数 外隧道10-7事故概率 下滑角 = 3 . 0度 半宽度（英尺） 高度GPIP50100200250300500600750100012501500侧向200245325425448470564658894112913651600垂直0NA65110123135165196272348424500内隧道95%精度 下滑角 = 3 .
44、 0度 半宽度（英尺） 高度GPIP50100200250300500600750100012501500侧向275175110118125158192275358442525垂直0NA15323640516289116143170（2）隧道模型机载导航设备精度高，飞行总系统误差小，占用空域小。反之，机载导航设备精度低，飞行总系统误差大，占用空域则大。卫星导航系统的精度比现行导航系统的精度高，是目前保证飞行安全，提高空域交通流量，增加空域容量的技术保证。航路RNP与终端精密RNP的衔接：现行系统和新航行系统在空域结构上的区别：现行航行系统新航行系统航 路保护区概念航路RNP概念终端区IAF、F
45、AF、MAF(同左)进 近ILS下滑线精密RNP(内外隧道)表面看来，RNP是对应用于一定空域的机载导航系统精度要求的概念。实际上，RNP对空域规划、航路设计、航空器装备等方面都产生着影响。为此，RNP概念要求国家承担起作出规定本国空域RNP的类型、确保空中交通管制对航空器的引导和监视、并使航空器符合规定航路所需导航性能的要求的责任。在现行运行条件下，由于受到陆基空管设备和机载设备能力的限制，进行航路设计时都尽可能为飞机提供充裕宽度的航路。一条航路占据较大空域，一个高度上设计一条航路是目前空域应用的水平。在新航行系统环境下，实时通信监视能力可以对飞行活动的连续监控，飞机机载导航精度提高，也使飞
46、行总系统误差减小，利用RNP概念进行平行航路和直飞航路的设计，还利用RNP概念减小航路间隔和优化航路间隔，有效地提高空域利用率和容量。无论是技术保障，还是运行环境要求，都使飞机在空域仅占据有限的空域块飞行。（幻灯胶片，此处略）。2.2.4安全间隔概念每架飞机由两个假想的与飞机同运动的区域包围，两个假想区被分别称为告警区和保护区。外层区为告警区，内层区为保护区。各区域的大小随飞机的飞行速度、交通密度和飞机设备水平不同而改变。一般讲，飞机飞行速度越快，区域范围越大。当两架飞机的告警区相接触时，机载冲突解算组件将自动处理有关信息，最后为飞行员提供操纵指令，使之脱离碰撞危险。这是ATM和自由飞行所追求的一种空域运行环境。新航行系统开辟了航空运输的新时代，也为人们的观念更新带来变化。3.2 全球卫星导航系统GNSS/DGNSS3.2.1卫