21 世纪导航领域 - 所需导航性能的应用于实施 :

21 世纪导航领域 - 所需导航性能的应用于实施 :

一条通向提高未来安全、效率及容量的途径

Rob Wayne 机长 Delta 航空公司

Required Navigation Performance,Use and Implementation for

21st Century Navigation:

One path to increase future Safety, Efficiency and Capacity.

Capt. Rob Wayne Delta Air Lines Inc.

RNP: 结合变化而设计

• 年度交通运输增长 5%

• 年度提高少于 5%

• 必须采用一种新的方法

RNP: designed to embrace change.

• Annual Traffic Growth 5%

• Annual Improvements less than 5%

• A new method must be used.

THEN NOW

20 世纪 20 年代

THEN NOW

1920’s

THEN NOW

Knoxville

Norfolk

20 世纪 40 年代

THEN NOW

Knoxville

Norfolk

1940’s

THEN NOW

20 世纪 60 年代

Knoxville

Norfolk

THEN NOW

1960’s

Knoxville

Norfolk

航空 RNP RNAV 理念（整个系统）RNP RNAV 应用状况：

• 公布的 RNP RNAV 标准作为优化空中间隔及空域的主要决定性因素 • 认为缺少数据、数据库、通话、监督和空中交通管理标准工具

8.0 NM

POPP PLMN

PLWX PWVG

4.0 NM

8.0 NM

4.0 NM

4 x RNP(16 NM)

THEN NOW

20 世纪 90 年代

Aviation RNP RNAV Concept (Total System)Status of RNP RNAV Application

• Published standard for RNP RNAV as a primary determinant of separation and airspace optimization • Considered incomplete tool without data, database, Communication, Surveillance and ATM standards

8.0 NM

POPP PLMN

PLWX PWVG

4.0 NM

8.0 NM

4.0 NM

4 x RNP(16 NM)

THEN NOW

1990’s

什么是所需导航性能（ RNP) ？— 定义• RNP 空域

• RNP 航空器 – 全世界范围内 : 7500 架商用航空器，占总数额的

45%– 美国境内 : 商用航空器占到总数额的 50%

• 具体性能参数：– 精确性– 有效性– 完整性– 连续性

RNP: What is it? - Definition

• RNP Airspace

• RNP Aircraft – Worldwide: 7500 commercial, 45% of total– USA : 50% of commercial fleet

• Specific performance parameters:– Accuracy– Availability– Integrity– Continuity

RNP 是一种衡量在特定空域内运行所需的导航性能精确性的一种标准

RNP 是一种程序，是对航线或空域提出的要求

什么是所需导航性能（ RNP) ？— 背景介绍

RNP/A c t u a l1. 00NM/ 0.46NM

POS REF

1 NM

1 NM

RNP is a measure of the navigation performance accuracynecessary for operations within a defined airspace.

The RNP is the procedure, route or airspace requirement.

RNP: What is it? - Background

RNP/A c t u a l1. 00NM/ 0.46NM

POS REF

1 NM

1 NM

什么是所需导航性能（ RNP) ？— 标准

• RNP 可以达到 95% 的精确性（内圈）• RNP 完整性（两倍 RNP ），外圈标准

半径

RNP: What is it? - Containment• RNP 95% Accuracy (inner circle)• RNP Integrity (two times RNP),

outer circle containment radius

什么是所需导航性能（ RNP) ？—— RNP 空域

RNP: What is it? – RNP Airspace

什么是所需导航性能（ RNP) ？— RNP 航空器

VNAV 偏移等级 及指示器

垂直ANP-RNP 键

下滑道偏移指示器

LNAV 偏移等级及指示器 水平ANP-RNP 键

航道偏移指示器

偏移等级 ID

RNP: What is it? – RNP Aircraft

VNAV DeviationScale and Pointer

VerticalANP-RNP Bar

G/S GhostPointer

LNAV DeviationScale and Pointer

LateralANP-RNP Bar

LOC GhostPointer

DeviationScale ID

为什么需要所需导航性能（ RNP) ？

• 安全• 高效• 容量

标准及

线性飞行航道

RNP: Why it is needed

• Safety

• Efficiency

• Capacity

Containment&

Linear Flight Path

一般 TERPS 最终近进区域RNP 0.15 标准区域进行对比

7:1 转移表面7:1 转移表面

RNP 0.15RNP 0.15 标准区域标准区域

DA (H) / MAPDA (H) / MAP

RNP 为跑道提供垂直和水平引导

如果障碍物进入垂直剖面从而导致颠簸状态出现 RNAV 不提供垂直引导

RNP 为跑道提供垂直和水平引导

如果障碍物进入垂直剖面从而导致颠簸状态出现 RNAV 不提供垂直引导

为什么使用所需导航性能（ RNP) ？安全

Generic TERPS Final Approach AreaRNP 0.15 Containment Zones for Comparison

7:1 transitional surface7:1 transitional surface

RNP 0.15 containment zoneRNP 0.15 containment zone

DA (H) / MAPDA (H) / MAP

RNP provides vertical and horizontal guidance to the runway

RNAV provides no vertical guidance if an obstacle penetrates the vertical surface resulting in “dive and drive”.

RNP provides vertical and horizontal guidance to the runway

RNAV provides no vertical guidance if an obstacle penetrates the vertical surface resulting in “dive and drive”.

Why RNP? Safety

为什么使用所需导航性能（ RNP) ？ 高效

Why RNP? Efficiency

确定航道RNP 95% 跑道入口

图例

RNP 可以减少航路间隔并且使用 RNAV 可以增加在相同空域范围内的交通容量（航线数量）

60 - 100 NM = 航路宽度减少导航错误导航性能、航路、 交通密度、监察通话、空管

5 x RNP, 6 x RNP(20 - 24 NM)

RNP PLMN

PWVG

4.0 NMPOPP

PLWX

Pre-RNP

导航性能

减少导航错误、航路、交通密度、监察要求、通话要求和空管要求

为什么使用必要导航性（ RNP) ？ 容量

Defined PathRNP 95% Threshold

Legend

RNP enables reduced buffers for route spacing & with RNAV,increased traffic capacity (routes) in the same airspace

60 - 100 NM = RouteWidth,Mitigates Navigation errors,Navigation Performance, Route, Traffic Density, Surveillance,Communication, ATC

5 x RNP, 6 x RNP(20 - 24 NM)

RNP PLMN

PWVG

4.0 NMPOPP

PLWX

Pre-RNP

Navigation Performance

Mitigates Navigation Errors, Route, Traffic Density, Surveillance,Communication, ATC

Why RNP? Capacity

Topo 数据源Topo 数据源

本地 WX本地 WX

ATC 本地流量ATC 本地流量

障碍物清除

障碍物清除航空器

性能航空器

性能

ARINC 424ARINC 424

模拟机工程

模拟机工程

FAA 空管程序及飞行标准

FAA 空管程序及飞行标准

ALPAALPA

计划及标准计划及标准

飞行员培训

飞行员培训

签派员培训

签派员培训

飞行资料飞行资料

FAA 民航规章及指

令AIMAIM

GPS 预报 RAIM

GPS 预报 RAIM

程序设计标准

程序设计标准

航空器系统

航空器系统

环境影响环境影响

测量系统及计算

测量系统及计算

导航数据库开发

导航数据库开发

OPS 规定

OPS 规定

RNP 运行状态

所需导航性能（ RNP ）的实施状况

Topo data sources

Topo data sources

Local WXLocal WX

ATC local flowsATC local flows

Obstacle clearanceObstacle clearanceAirplane

performanceAirplane

performance

ARINC 424ARINC 424

Simulator EngineeringSimulator

Engineering

FAA process ATC and Flt

Stds

FAA process ATC and Flt

Stds

ALPAALPA

Charting and standards

Charting and standards

Pilot trainingPilot training

Dispatcher training

Dispatcher training

Flight publications

Flight publications

FARs & FAA

OrdersAIMAIM

GPS predictive

RAIM

GPS predictive

RAIM

Procedure design criteria

Procedure design criteria

Airplane systemsAirplane systems

Environmental impact

Environmental impact

Geodetic systems and calculations

Geodetic systems and calculations

Nav data base

development

Nav data base

development

OPS specifications

OPS specifications

RNP operations

RNP: Implementation

所需导航性能（ RNP ）的实施状况空域中航径应该是：

• 确定好的• 确保安全的• 最大限度确保经济、社会以及地

理三方面的协调• 确保合法的• 协调的• 经过训练的

RNP: Implementation

A path in space has to be:

• Defined • Made safe• Optimized: Economic, Social,

Geographic concerns.• Made Legal• Coordinated• Trained

所需导航性能（ RNP ）的使用状况• 航路上• 近进 / 离场• 终端区域

Current uses of RNP

• Enroute

• Arrival/Departure

• Terminal Areas

航路上的 RNP/RNAV

夏威夷航路 (CEPAC)中太平洋(CENPAC) 航路

北太平洋(NOPAC) 航路

太平洋地区的 RNP-10

* 也应用于塔斯曼海地区

RNP/RNAV Enroute

Hawaiian Routes(CEPAC)

Central Pacific(CENPAC) Routes

Northern Pacific(NOPAC) Routes

RNP-10 in the Pacific

*Also implemented in the Tasman Sea

近进过程中的 RNP/RNAV

STAR

传统状态

STAR

RNAV

RNP/RNAV Arrivals

STAR

CONVENTIONAL

STAR

RNAV

下风

进近

进近门

EA127EA125

EA123

IFTF

RF

TF

进近航径中的 RNP/RNAV

Downwind

Arrival

Approach Gate

EA127EA125

EA123

IFTF

RF

TF

RNP/RNAV Approach Path

科迪亚克岛，阿拉斯加– RWY 36

Kodiak, Alaska – RWY 36

Sitka ，阿拉斯加 – RWY 29

Sitka, Alaska – RWY 29

RNP: 进近应用状况 带头人—阿拉斯加航空公司：

RNAV 26 号跑道 RNP .15

每个跑道适用的 3D 航径 一条确定跑道 （失败后使用的） 经常安全复飞 接近目标： RNP .1 — 一类运行最低 标准 目标：改进安全、进入及机场容量

RNP .15 DA(H) 268’ (250’)

RVR 30

RNAV Rwy 26

RNP: Approach Applications The Start… Alaska Airlines:

RNAV Rwy 26 RNP .15

Suitable 3D Path to each Runway

An Assured Path (after failures)

Always a Safe Missed Approach

Near Goal: RNP .1 - Lowest Cat I

Objective: Improved Safety, Access, and Airport Capacity

RNP .15 DA(H) 268’ (250’)

RVR 30

RNAV Rwy 26

朱诺，阿拉斯加 – RWY 26

Juneau, Alaska – RWY 26

阿拉斯加航空公司是 RNP 仪表进近的带头人• 其他航空承运人也正在推广 RNP 进近• 改良的进近和离场航路• 改进的仪表进近

– 水平和垂直指南 – 发动机失效时的超障保护

Alaska Airlines, RNP Instrument Approach Leaders

• Other carriers are developing these also.

• Improved Arrival and Departure routes

• Improved Instrument Approaches– Lateral and Vertical Guidance – Obstacle Clearance Protection Engine Out.

RNP RNAV 的未来发展

RNP RNAV world for the Future

主动躲避航路上的天气影响

Conflict Probe Adjusted WPs

Dynamic Weather Avoidance Routes

Conflict Probe Adjusted WPs

Communication Surveillance

导航

Done

2002

2004?

2003

2006?

2007?

飞机性能 提高容量和安全

需要支持标准、空域及程序

GPS

RNP

导航性能等级GLS可用性 低 RNP

垂直 RNP...

复杂进近

4-D Nav

I-RNAV VSD 今天

明天

将来

固定角度进近

Communication Surveillance

Navigation

Done

2002

2004?

2003

2006?

2007?

Airplane Capability Improving Capacity and Safety

Need Supporting criteria, airspace and procedures

GPS

RNP

Nav Perf Scales

GLSUsability Low RNP

Vertical RNP...

Complex Approaches

4-D Nav

I-RNAV VSD Today

Tomorrow

The Future

Constant Angle Approaches

减少近进类型

今天 “ 明天” 将来

VOR-DME

SDF LDA

NDBVOR

LOC-DME

BCRS

VOR-ARC

VOR on Arpt

ILS

NDB-DME

PAR

LOC

NDB-DMERNAV 3-D

RNAV 2-DNDB on Arpt

NDB-NDBRNAV (RNP)

ASR

ILS/GLS (xLS)

Specials

Specials

RNAV (RNP)III 类运行

减少训练支出

Fewer Approach Types Flown

Today “Tomorrow” Future

VOR-DME

SDF LDA

NDBVOR

LOC-DME

BCRS

VOR-ARC

VOR on Arpt

ILS

NDB-DME

PAR

LOC

NDB-DMERNAV 3-D

RNAV 2-DNDB on Arpt

NDB-NDBRNAV (RNP)

ASR

ILS/GLS (xLS)

Specials

Specials

RNAV (RNP)Cat III

Opportunity for decreased training costs

优化运行状况需要改变以下因素：

优化运行状况

飞机

进近程序 管制员 空中交通管理

驾驶舱程序

飞行员

所有因素均是优化运行状况所必需的

Operational Benefits Require Change

OperationalBenefit

Airplanes

ApproachProcedures

Regulators Air Traffic Services

Flt DeckProcedures

Pilots

All are Required to Receive Benefits

结论：现在需要什么？• 教育• 转变计划• 带头人

Conclusion: What is needed now?

• Education

• Transition Plan

• Leadership

ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ISPACG

IPACG

FAA SOIT

IATC Oceanic Conference

JAA CNS ATM Steering Group

Free FlightSelect/Steering

GATM

C/AFT

标准及指南标准及指南 规章标准规章标准 航空器实航空器实施状况施状况

运行实施状况运行实施状况 应用推广应用推广 协调协调

RNP业内行动 职能交换

RTCA SC-181

ICAO OCP

ICAO SASP

ICAO ATMCP

AWO WG ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ATA FMS TF ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ISPACG

IPACG IPACG

FAA SOIT

FAA WestPacWorking Group

TSA – ASA, UAL

ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ISPACG

EURO RAIG

FAA SOIT

AvHWG

AWO WG

FAA TAOARC

ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ISPACG

IPACG

FAA SOIT

IATC Oceanic Conference

JAA CNS ATM Steering Group

Free FlightSelect/Steering

GATM

C/AFT

Standards &Standards &GuidanceGuidance

RegulatoryRegulatoryCriteriaCriteria

AircraftAircraftImplementationImplementation

OperationsOperationsImplementationImplementation

ApplicationsApplicationsDevelopmentDevelopment

CoordinationCoordination

RNP Industry Activities Functional Interaction

RTCA SC-181

ICAO OCP

ICAO SASP

ICAO ATMCP

AWO WG ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ATA FMS TF ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ISPACG

IPACG IPACG

FAA SOIT

FAA WestPacWorking Group

TSA – ASA, UAL

ATA FMS TF

EURO TARA/NSG

ISPACG

EURO RAIG

FAA SOIT

AvHWG

AWO WG

FAA TAOARC

问题

Questions?

谢谢！

Thank You

通过使用标准半径更好地确保飞机定位航空 RNP RNAV 理念（整个系统）

Rc = 以预计位置为中心形成的圆圈半径，实际位置位于该圆圈的可能性为 99.999%/hr

Rc实际位置

预计位置

实际位置

标准航道

确定航道

预计位置

Additional positioning assurance by Containment Radius

Aviation RNP RNAV Concept (Total System)

Rc = radius of a circle centeredon an estimated positionsuch that the probability that the actual position liesin the circle is 99.999%/hr

RcActualPosition

EstimatedPosition

ActualPosition

DesiredPath

DefinedPath

EstimatedPosition