飞机导航系统的演变，不看不知道！

导读

飞机在天空飞行需要一定的设备来提供飞机和飞行员的“方向感”，来引导飞机从一个地方飞到目的地，我们把这个方式叫做导航。航空百年，飞机的导航方式也发生了重大的改变。

目前来说飞机导航方式的演变可以分为以下三个阶段：

第一阶段：目视导航

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第二阶段：无线电导航

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第三阶段：基于性能的导航

一、目视导航

目视导航，机组可以参照一些标志性的地标，如河流、铁路、建筑物，以及其他任意看

到的参照物，，为了满足夜航的需要，发展出1910年使用篝火和灯塔，1920年跑道照明和旋转的灯台。

二、无线电导航

接着，无线电导航台相继出现，让飞机从目视飞行跨越到仪表飞行，它们是：

lNDB台（20-30年代）——机载ADF接收机

lVOR台（30年代）——VOR接收机

l仪表着陆系统（40年代）——ILS接收机

lDME台（50年代）——DME计算机

无线电导航有以下特点：

• 无线电导航将飞行员的注意力从飞机外部集中转移到驾驶舱仪表板，它是高高度、复杂气象、夜间和海上飞行技术的基础。

• 无线电导航方式的精度依赖于地面台信号，距离地面台太远或有障碍物的地方无法进行定位计算。

• 因此在规划航路时将航路点集中分布在地面导航台周围，造成空域拥挤。

三、基于性能的导航（PBN）

PBN不是具体的导航方式，而是一种新的导航理念，分为2类：

1、RNAV导航

随着惯性导航、卫星导航技术在飞机的应用，人们不甘于飞机还是沿着着地面台附近飞行，而是希望飞机在一定的空间内“自由”飞行。

因此出现了一种导航方式叫做RNAV，它需满足以下至少1个条件：

• 飞机在无线电导航信号覆盖范围内

• 机载设备工作能力范围之内（如准确的惯导数据、GPS数据）

RNAV颠覆了之前背向台飞行的导航理念，RNAV关注的是飞机本身的位置计算能力（基于性能），只要飞机可以计算出准确的经纬度数据，不用局限于地面台，飞机就可以沿任意期望的路径飞行。

2、RNP导航

RNAV已经足够强大了，为何要引入RNP？

RNAV的关键是在要导航信号覆盖范围内和机载设备能力范围内，但是无论是无线电导航、卫星导航（伪距）、以及惯性导航（累计误差），都是存在误差，造成定位不准确的。

这些问题，RNP可以通过机载设备实现对导航性能（包括信号的准确性、可信度、连续性、可用性等）的监控与告警，从概念上讲，RNP是RNAV的一种操作方式。

总结

前面介绍了整个导航技术的发展历程，现在综合一下，目视导航非常简单，就是靠飞行员人工寻找地标作为参照物，有时在飞机上借助罗盘、地图等设备，保证飞机飞向目的地；VOR、NDB等是传统导航，传统导航更多的是依靠地面导航台的信号指示，距离台的远近、信号的强弱很关键，它的航路设计是基于地面导航台站。RNAV和RNP更多的是依靠飞机的能力，机载设备的性能、卫星信号的性能，它是以经纬度坐标来任意定义航路点，所以航路设计更加灵活，对导航性能更加关注。

群问题解答：

1、RNP 和RNP AR区别是什么？

答：RNP涵盖RNP AR, RNP AR是RNP的其中一个标准，详情见下表：

RNP-10(RNAV10)	精度：在95%的飞行时间内保证航迹精确度在+/-10NM 。 更新信号源：只用惯导IRS/INS偏移性能，以及多源位置更新。 实施区域：通常在没有地面助航设备的区域，如海洋、偏僻区域。
RNAV5	精度：在95%的飞行时间内保证航迹精确度在+/-5NM 。 更新信号源：多源位置更新。 实施区域：提供可用的足够地面助航设备的航路空域，如大多数欧洲国家，以及中东空域的一些ATS航路。
RNP-4	精度：在95%的飞行时间内保证航迹精确度在+/-4NM 。 更新信号源：GPS位置更新。 实施空域：一般用于海洋和偏远地区空域运行。 配合使用系统：CPDLC、ADS-C，或SATCOM、ADS-B
RNAV1/RNAV2	精度：在95%的飞行时间内保证航迹精确度在+/-1NM 。 更新信号源：多源位置更新。 实施空域：一般用于有雷达监视和直接陆空通信联系的航路和终端区飞行。RNAV1和RNAV2对航空器的适航要求是相同的，对运行要求有所区别。
RNP APCH	精度：系统总误差中水平和垂直误差在95%的飞行时间内必须小于所运行的RNP值。在起始、中间进近航段为+/-1NM，最后进近航段为+/-0.3NM，复飞航段为+/-1NM。 更新信号源：GPS位置更新。 气压高度表精度：Baro VNAV +100/-50英尺
RNP AR	精度：在95%的飞行时间内保证航迹精确度在+/-0.3NM 。 更新信号源：GPS位置更新。

2、感觉传统的导航有比较强的位置感，现在新的导航导航更加虚拟化了，可以这么理解吗？

答：可以。从最初的目视导航，机组是以地标作为参考的，到后面仪表飞行，机组只能知道自己在哪个地面台的方位，现在飞机在空间的位置是以经纬度来定义的，不过飞机还是保留了最原始的导航设备，如磁罗盘，ADF/VOR等，这些设备仍然可用，供机组参考。

3、目前国内实施RNP运行的机场有哪些？相关信息从哪儿获得？对于DDG中相关运行限制如何把握？

答：实施RNP运行的机场目前有很多，如丽江、九寨等，相关信息可以从中国民航局的网站上查询《中国民航基于性能的导航实施路线图》，上面会有已经实施RNP运行和即将运行的机场。DDG的运行限制需要掌握一个原则，机载设备的实效不能降低RNP运行飞机的位置计算精度，可参见CAAC AC-91FS-05《要求授权的特殊航空器和机组实施公共所需导航性能（RNP）程序的适航和运行批准准则》

4、RNP AR 与RNP 区别？以及RNP AR要加装哪些设备？

答：区别？又来！详见问题1. RNP AR加装的设备，视各个机型有所区别，以737为例，RNP 运行最低设备清单：

5.RNP 有一个警告功能，偏差的参考数据来自哪里？

答：如图，我们只需要计算出实际导航性能（ANP），并监控ANP 和RNP即可如图：

ANP的计算是通过分割卡尔曼滤波器的协方差矩阵获取位置误差矩阵求解实际导航性能的标准差椭圆，利用二维高斯分布概率特性将误差椭圆转换为概率为95%的误差圆，从而得到机载组合导航系统实际导航性能。非常复杂，建议忽略。