摘要
随着经济的发展，我国民用航空业已进入高速发展时期，空中交通流量的持续增长，导致进离场航空器冲突、空域拥挤、飞行延误情况日益严重，这极大地增加了管制员的工作负荷。汲取美国、欧洲等民用航空发达国家采用区域导航技术，成功实现进离场航路、航线分离，飞行剖面优化的经验，我国也在逐步推行区域导航技术。
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关键词：区域导航；传统导航； 对比分析
引言
传统导航利用NDB，VOR或DME等无线电导航设备为归航台的仪表进近程序，其航段是由交叉定位点和过台上空定位点两类定位点之间的连线组成。飞行人员在飞行中是按规定的方向、规定的高度逐个飞越定位点的方法来完成仪表进近程序。随着航空事业的快速发展，空中交通流量的增长，束缚于导航台的这种航线结构和导航方法存在着很大的局限，限制了飞行流量的增加。用无线电定位或其他定位方法可以定出飞机的绝对位置(地理坐标)或飞机相对于计划航线的位置，从实践和设备上不需飞向或飞越导航台，因而可以由不设导航台的航路点之间的线段连接而成，使得航线编排更加灵活，这种实施导航的方法称为区域导航。区域导航飞行程序的应用是提高空域利用率、提高飞行效率、提高飞行安全水平，减轻飞行员和管制人员工作负荷的有效措施。国际民航组织颁布了有关RNAV/RNP技术指导文件，鼓励各成员推动区域导航的应用与实施，它将是新航行系统中的关键部分。
1 导航方式发展历程
1903 年美国的莱特兄弟制造了人类历史上第一架真正意义上的飞机，相应地诞生了最初始的导航，当时飞行高度较低，且均为目视飞行，一般采取的方式都是沿着路飞、沿着河流、沿着铁路、沿着建筑物、沿着电话线、沿着能看到的任何东西。
1910 年，出现了第一个烽火台和灯塔，然后，灯光机场区域、转动的灯塔、灯光导航航路相继产生。
1920—1930年出现的无线电是导航方式的一大创新，无线电双向通讯可以为飞行人员提供天气信息及导航信息。
1930—1940年VOR的应用标志着仪表导航的开始，之后，改进了的VOR成为几十年来最重要的导航设施之一。
1929 年第一次出现的ILS在1946年经ICAO选择为主要的着陆设施，分为 ILSCAT I、ILSCAT II、ILSCAT III。
1961 年，DME第一次出现，标志着我们通常所说的传统导航方式已初具雏形，但是传统导航方式仍有许多缺点，航空器飞行时必须向台或背台飞，飞机飞越或切入导航设施，其发散型的航路保护区设计极大限制了空域设计的灵活性，远程导航方式（LORAN）、Omega导航系统、惯性导航系统、VOR/VOR 和VOR/DME、多数据源飞行管理计算机、GPS/GLONASS 的相继出现并投入使用，使区域导航理念随之诞生。
之后，在区域导航的基础上，出现了所需性能导航，与区域导航相比，它增加了机载导航监测和告警功能，固定半径转弯的使用极大地提高了空域使用效率。2006年，国际民航组织协调统一了各国、各地区区域导航、所需性能导航的概念及标准，提出了基于性能的导航（PBN），即在一个特定空域内，对飞行的航空器所使用的导航设备最低性能进行限制，而不再规定设备类型。PBN的出现标志着由传感器基准至基于性能导航的转变。
2 区域导航的定义
区域导航是一种导航方法，允许飞机在台基导航设备的基准台覆盖范围内或在自主导航设备能力限度内或两者配合下按照任何希望的飞行路径飞行。区域导航要求在95％的飞行时间内必须满足规定的精度。
区域导航包括导航源，航路结构和机载设备。导航源是由VOR/DME、DME/ DME、INS/IRS 、GNSS 提供。机载设备则是由导航传感器和RNAV计算机（包括导航数据库）组成，飞机装备两套或三套机载设备以提高精度和准确性。
几种典型的区域导航系统
（一）VOR/DME
这种导航系统根据确定的一个VOR/DME台和选定的航路点，机载VOR/DME接收机接受VOR方位和DME距离信息，通过RNAV导航计算机，算出飞向下一个航路点的航线角和距离，使飞机飞向该航路点。
（二）DME/DME
这种导航系统根据位置确定的两个DME台来确定飞机的位置信息，根据选定的航路点，通过RNAV计算机的计算来获得飞机的导航信息。
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（三）INS/IRS(惯性导航系统)
惯性导航系统完全是靠机载的自助设备实现导航，其导航计算机都具有RNAV计算能力，可以输出精确地现在位置、导航数据、驾驶指令和飞机的姿态航向信息。
（四）GNSS（全球卫星导航系统）
全球卫星导航系统是由及宅接收设备接收空中卫星发射的信号而定位的独立导航系统，是一种具有高可靠性、高准确性、全球覆盖的导航系统。GNSS是卫星导航的通用术语，在世界范围提供定位和授时服务，由一个或多个卫星星座、机载接收机以及系统完好性监视等组成，包括美国的GPS、欧洲的Galileo、俄罗斯的Glonass、我国的“北斗”卫星导航系统等。
3 关于区域导航的研究现状
1 国外研究现状
美国在区域导航航路以及机场程序设计方面己作了很多工作。美国许多机场都提供基于GPS的RNAV程序;出台了一系列有关RNP的规章标准;基于GPS的RNAV/RNP程序是美国飞行程序的发展方向; FAA将在20年内完全过渡到RNP程序[4]。
2 国内研究现状
随着航空运输的快速增长，中国的主要航路、机场的飞行量增长迅速，机场、航路的拥挤和飞行人员、管制人员的工作负荷显著增加，提高飞行效率和航空设施资源利用率的需求越来越迫切。区域导航技术的应用，对中国民航未来的导航设施建设、航路结构和终端区运行都将产生重大影响。现阶段中国民航飞行程序设计的工作思路是采用国际民航组织(ICAO)成熟的设计规范，针对现有导航和机载电子设备，设计出实用的区域导航程序；通过试验，实际检验区域导航的应用效果;在试验的基础上，制定出中国民航区域导航飞行程序设计规范，逐步在全国推广应用。考虑中国民航现有的导航设施布局和卫星导航应用政策等因素，中国民航认为，基于VOR/DME和DME/DME的区域导航是中国目前适用的导航方式。
4 传统导航的定义
传统导航是指飞机沿着已经建立起来的航线，从航路点到航路点进行飞行，在着陆阶段，要求有引导和着陆的导航系统[5]。
传统导航的方式
主要的传统导航方式有：
（1）地标/罗盘导航
（2）无线电导航
（3）ADF导航
（4）VOR导航
5 区域导航与传统导航的对比
比较分析区域导航和传统导航，可以得出有以下主要区别：
(一)传统导航的航路结构是由电台——电台构成逐台飞行，从一个电台飞向下一个电台。而区域导航是航路点——航路点构成，可以逐点飞行，也可以跳过航路点飞行；
(二)传统导航确定航空器相对于导航台的相对位置，区域导航确定的是航空器的绝对位置（以地理坐标表示）；
(三)传统导航依赖NDB、VOR、DME等导航设施，区域导航则是VOR/DME、DME/DME、INS/IRS、GNSS，所以区域导航的导航精度远远大于传统导航；
(四)机载设施方面，传统导航是无线电导航接收机，区域导航是导航传感器和RNAV计算机（包括导航数据库）。传统导航由地面导航设施和机载接收机即可完成，区域导航除了接收机还必须依靠飞行管理系统，接收多种导航源，由飞行管理系统自动选择合适的导航源；
(五)在机载设备配置方面，传统导航使用单套和双套设备中等精度、中等可靠性。而区域导航使用双套或三套设备高精度、高可靠性。
小结
与传统导航相比，区域导航可使不必依赖地面导航设施就能沿着精确地航迹飞行，完成复杂的进、离港飞行动作。同时区域导航的航路结构、导航设施、机载设备以及定位计算等各方面都比传统导航更先进、更精确，采用的技术更新颖、更现代化。在飞行安全，经济效益和环境保护等方面有相当的优势。区域导航程序相对于传统导航，航迹选择更加灵活，很大程度上避免了航空器在进离场过程中的相对冲突。
参考文献
[1] 程擎,江波,领航学（第二版）.西南交通大学出版社.2013年6月
[2] Chris Bouman. An over view of P-RNAV and RNP-RNAV Strategies.JAA/FAA International Conferenee Reykjavik.2003
[3] 魏光兴,方学东.基于必备导航性能的区域导航及其效益分析国际航空一2005年5期
论文作者:张鑫
论文发表刊物:《科技中国》2017年3期
论文发表时间:2017/5/31
标签：航路论文; 区域论文; 传统论文; 导航系统论文; 中国民航论文; 设备论文; 飞机论文; 《科技中国》2017年3期论文;