PBN学习笔记（上）：导航设施

在日常飞行运行中，PBN对大家来说早已不是一个陌生的词汇。随着GLS精密进近等一系列航行新技术的逐步推进，中国民航PBN的应用也已经步入到以GNSS为主要导航设施的新阶段。此时，系统梳理PBN运行相关基础知识不仅能让我们理解目前出现的新技术，更有助于我们巩固掌握熟悉概念中的关键点。下面，我们从PBN的组成部分出发，开始PBN系统学习之旅吧。

一、导航设施

PBN由三大部分组成：导航设施、导航规范、导航应用。导航设施从传统的地基导航设备如VOR、DME逐步向星基导航设备如GNSS的过渡中带来了一些列的航行新技术，我们的梳理也从导航设施开始。目前，星基导航设施已开始成为PBN的主要导航设施，而星基导航设施的应用离不开各类型的增强系统。增强系统又可以分为以下几类：

1、星基增强系统SBAS（Satellite-Based Augmentation System）

SBAS主要是利用差分卫星导航技术。即基准站（位置已知）接收GPS信号后，解算得到自身位置，将解算值与已知值进行比较，求出卫星定位误差，然后通过地球静止轨道卫星（GEO）向用户播发修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进。我们经常看到的一些缩写，如WAAS、EGNOS等等，实际上就是SBAS的一种。现在全球已经有多个SBAS系统，如美国的广域增强系统WAAS（Wide Area Augmentation System）、欧洲的同步卫星导航覆盖服务EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service）、日本的多功能卫星增强系统MSAS（Multi-Functional Satellite Augmentation System）、印度的GPS辅助型静地轨道增强导航GAGAN（GPS AidedGeo Augmented Navigation）以及俄罗斯的差分校正和监测系统SDCM（System for Differential Corrections and Monitoring）等。我们的北斗已经开始建设自己的增强系统，未来也将成为GNSS增强系统大家庭中的一员。需要注意的是，我国民航PBN应用目前是不包括SBAS的。

2、地基增强系统GBAS（Ground Based Augmentation System）

GBAS与SBAS原理相似，但却是通过甚高频数据广播（VDB）向终端区航空器播发修正信息，覆盖范围较小，大概在23海里的距离内，但精度很高，能够支持I类和II、III类精密进近，并实现在其工作范围内从进近、着陆、离场到场面运行的全覆盖。GBAS设备一般安装在机场附近，如下图所示：

现在的地基增强着陆系统GLS即是GBAS Landing System的缩写。我国的上海浦东机场安装了美国霍尼韦尔公司SLS-400型GBAS设备，并且于2015年3月20日用A321飞机进行了GLS演示验证试飞。我国PBN应用下一步之一即是推广GLS进近。

3、机载增强系统ABAS（Airborne Based Augmentation System）

ABAS利用GPS信息和其他传感器（如IRU等），通过一些列算法，实现机载导航系统的完好性监控。典型的ABAS主要包括接收机自主完好性监视RAIM（Receiver Autonomous Integrity Monitoring）和航空器自主完好性监视AAIM（Aircraft Autonomous Integrity Monitoring）。RAIM是一种算法。正常卫星定位需要4颗卫星，当出现第5颗卫星时，即可以通过这种算法，算出同一个地点的多个位置解，然后进行比较，结果理应相同。如果不同，即说明其中一个结果有问题，导航信息可能不可靠，系统将出现告警，这即所谓的FD（Fault Detection）功能。当有6颗卫星时，就能推算哪个解是错误的，然后排除，实现FDE（Fault Detection and Exclusion）功能。RAIM预测是推算飞机运行区域是否有至少5颗卫星，是在飞行前进行的，飞行过程中是不用RAIM预测的，这和RAIM不是一回事。AAIM是利用惯性导航IRS、气压高度表或无线电高度表等组合进行完好性监测和性能改善。实际上，RAIM和AAIM就是OPMA。到这里，我们可以用一张图来总结下上面提到的几类增强系统。

除了星基导航设施，地基导航设施如VOR，DME等目前也在广泛应用，后面我们将结合导航规范来做进一步的梳理。（邓成竹/文）