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RNAV飞行校验

anyingchike
2010-05-05 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《RNAV飞行校验pdf》,可适用于经济金融领域

区域导航【RNAV)的飞行校验FlightInspectionofRNAV中国民用航空飞行校验中心刘彤随着GPS、多DME、FMS等电子设备技术发展的突飞猛进区域导航(RNAV)再次以一种崭新的形象重返民用航空导航舞台的最前沿。这种新型综合导航能力未来的应用前景非常广泛特别是对于我国许多繁忙机场、高原复杂机场的空中交通来说其意义不亚于一场革命。作为从事飞行校验工作的技术人员我们应该意识到对我们的挑战区域导航(RNAV)的飞行校验也随之而来了。由于基于GPS、FMS、多DME的区域导航目前仍属于较为新兴的飞行程序对区域导航(RNAV)的飞行校验在世界上还处于一种研究阶段在这方面FAA走到了前面。笔者依据自己对飞行校验的理解在对《FAA标准飞行校验手册》进行学习后以手册的第章为基础对区域导航的飞行校验进行介绍供从事区域导航飞行校验的相关部门和人员参考。不足之处希望各位专家指正。一、区域导航(RNAV)介绍区域导航(I{NAV)是一种依靠自身完备的系统能力允许飞机沿任意期望的航迹飞行的导航方式。许多系统还可提供垂直引导。最为常用的系统通常采用配有多传感器的飞行管理系统(FMS)和全球定位系统(GPS)的导航系统。这些系统进行导航时所参考的地理位置被称作航路点。将区域导航系统用于离场、航路和进近导致了一些新系统的开发。多传感器PJ~AV设备通过对各种传感器传来的数据进行处理可以测定飞机的位置。飞机定位可以通过多种方法获得所用方法取决于传感器性能、信号参数、位置以及飞行状态。与早期区域导航只采用vR/D娅的极坐标定位有所不同多传感器导航系统采用了多种多样的传感方式如:来自两个或多个D娅地面站的距离测量(D胚/D娅)、VR/D娅、惯导(IRU)、罗兰C以及GPS。这些多样的传感器可以被导航计算机单独使用也可以以各种方式组合被导航计算机采用(基于内部编程)从而推算出飞机的位置。导航数据如到航路点(jl『P)的距离、相对于航路点(jl『P)的方位都是依据推算位置与航路点坐标计算出来的。航道引导通常以一种相对于期望航道的线性偏移提供出来。期望航道可以由飞行员选择(例如假定航道或直飞)或由导航计算机依据连续的航路点(点到点)的位置自动确定。FAA开发出了一种新的航图格式用于RNAV标准仪表进近程序(SIAP)。这种格式提供了最大化信息使飞行员执行仪表程序更加安全、高效。单独FMS和GPS进近图将被RNAV航图格式所取代。RNAV航图为GPS着陆系统(GLS)、水平导航(LNAV)以及水平和垂直导航(LNAV/vNAV)提供了最小间隔。对LNAV(无垂直导航)程序进行飞行校验时可以使用任何飞行校验飞机。在对GLS或LNAV/VNAV程序进行飞行校验时则要求使用具备垂直导航能力的飞行校验飞机。LNAV和LNAV/vNAV进近程序由连续的航路点组成。终端航段包括初始进近航路点(IAWP)、中间航路点(Ijl『P)、最后进近航路点(FAjl『P)、复飞航路点(MAWP)、复飞转弯航路点(MATWP)以及复飞等待航路点(MAHwm)。(一)飞行管理系统(FMS)FMS是一个计算机系统它采用大规模数据库允许对航路进行预编程并通过一个数据装载器送入系统。系统参考地面和/或星基导航设施进行连续的更新以得到准确定位。程序和相关数据库会确保在信息更新中能够自动选择最多的相关设施。目前有些RNAV程序包含有垂直引导。垂直引导实际上是向飞机提供一个相对于由两个规定了高度的航路点连线所确定的期望航迹的线性偏移或提供一个相对于某个特定航路点的垂直角度。对正垂直引导的计算基于气压高度、卫星高度或其他批准系统。期望的垂直路径可以由飞行员选择或者由vNAV计算机通过计算确定该计算基于连续航路点的高度。FAA飞行校验飞机使用的是《空中交通管理》年第期维普资讯http:wwwcqvipcomUniversalUNS一FMS。这个系统允许从飞行员制定的飞行计划将垂直飞行下滑角(FPA)输入到飞行计划中。UNS一FMS使用“气压VNAV”作为垂直导航。但无线电高度表任何时候都应当作为飞行操作的主高度参考。(二)全球定位系统(GPS)全球定位系统(GPS)是一个由美国国防部(DOD)控制的覆盖全球的星基导航系统。它可以向所有装有相应设备的用户提供标准定位服务(SPS)并向DOD或其他特殊用户提供精确定位服务(PPS)。GPS是一个地球基准导航(ERN)系统由三个截然不同的功能部分组成:空间部分、控制部分和用户部分空间部分由分布在距离地球英里的六个圆周面内的卫星星群构成(每个面内有四颗卫星)。空间部分向用户设备提供所需要的信号用户设备依据这些信号测出时间以及以纬度、经度、高度表示的定位位置。GPS星群发射的伪随机编码定时信号和数据信息被机载设备处理后可以获得卫星位置和状态数据。由于每个卫星其原子时钟时间所对应的精确位置是已知的机载接收机可以准确地测出每个信号到达接收机所经历的时间并测定飞机的位置。卫星信号使用的频率有两个:L波段的.~Iz和L波段的.MHz。卫星发射它们的信号时通过展布频谱技术使用了两种不同的展布功能:L波段上一个.Mbps粗糙/截获(C/A)编码和Ll、L波段上以相位积分方式发射的一个.Mbps精密(P)编码。叠加在C/A和P编码的导航信息包括:卫星出没数据、C/A到P编码的传接、大气传播修正数据以及卫星时钟偏差信息。数据的发射速率为bps。在用户天线输出端能够得到的最小功率(信号强度)为一dBW。GPS控制部分负责监控每个卫星的状态并对每个卫星发出的导航数据进行更新。这个部分由主控站、五个监控站以及三个上行天线设施组成。卫星信息由监控站发给主控站主控站使用这些信息通过地面上行天线更新导航数据的内容。用户部分由机载天线和接收处理器组成可以向用户提供位置、速度以及精确时钟。GPS使用测距技术计算出位置定位。用户设备计算出内部时钟偏离值并得到三维位置定位需要至少测出到四颗卫星的虚拟距离每颗卫星发射的信号都被一些数据调制这些数据规定了卫星的(出没)位置、GPS系统时间、时钟误差以及发射数据的健康状态和准确度。用户设备可以对这些数据进行解码并得到任何时刻卫星的位置。可选择能力(SA)是一种方式通过它DOD可以在卫星中人工建立起一个重要的时钟和星历表误差。这项技术被设计用来防止敌人使用精密GPS定位数据。SA可以说是GPS系统中的最大误差源。当SA被开启时DOD所担保的GPS的定位准确度将被降至%的时间内达到米以内和.%的时间内达到米以内。所有SPS系统性能参数都是针对SA被开启的状态下。(二)罗兰C罗兰C是一种低频无线电导航设施它工作于kHz到kHz的频率范围内。美国海岸警卫队负责美国站发射机的运行。发射系统基本上是闭环和自监视的并且不能由FAA人员调整控制。所以这一部分的飞行校验只针对SIAP。.所有罗兰C信号都被独立的同步脉冲、重复率和中心频率为lOOkHz的相位编码调制。使用这个信息接收机可以对对立发射机进行识别。接收机测量出接收到的两个特定发射机信号之间的时间间隔后可以计算出位置坐标和航道引导信息。.罗兰C信号用于航路和终端导航。在对仪表进近程序进行飞行校验时必须检查特定的CHAIN和TRIAD站信号并确定它们是合格的。这些相同的台站必须被本地区监控器监控。这个监控器记录的定时信息决定了接收机时间差校准值。这个校准值对于保证所有季节可重复进近准确度是十分必要的。二、飞行前要求RNAV飞行校验员应按照章所规定的程序对飞行校验进行预先准备。(一)LNAv进近程序由一系列航路点组成对于投产飞行校验整个飞行计划的航路点应输入到FMS或GPS接收机中并且如果可能在定期校验中可从数据库中选出这些点。对于定期校验对于到跑道距离小于最小长度的GPS或FMS程序应将其最后进近航路点输入到数据库。(.~)LNAV/VNAV.飞机要求对LNAV/VNAV程序进行飞行校验要求飞行校验飞机必须具备垂直导航能力。如果程序的任何部分不能使用飞行校验飞机进行完整的评估则要求飞行校验员作为观察员通过使用装有相应设备的飞机对程序进行飞行来完成进一步的评估。.程序回顾飞行校验员准备航图获取接收机TD校准值和进近航路点信息。回顾GDOP预计的SNR值以及对LSES的评估。AVN数据分析科和飞行校验员之间的协调是十分重要的。(三)罗兰C.进行投产飞行校验之前设施维护人员应提前在一个进近机场维普资讯http:wwwcqvipcom对LSES进行评估。这项评估将建立起LAM和机场间的TD修正。如果观察到LSES有任何不正常信号或存在任何超限现象都将认为该进近机场不合格。.飞行人员飞行校验员准备航图获取接收机TD校准值和进近航路点信息。回顾GDOP预计的SNR值以及对LSES的评估。AVN数据分析科和飞行校验员之间的协调是十分重要的。三、飞行校验程序对RNAV程序进行飞行校验时应对程序的稳固性进行评估。表统内。它可以是一个已提供的数据库也可以是从计算机磁盘中下载的数据库或者是人工输入的。如果数据库中没有可以通过经纬度方式引入航路点。.定期SIAP必须从导航系统数据库装载或者必须采用上面C中的投产程序。.RNAV、FMS或GPS详细程序(i)投产应将SIAP引入到FMS或GPS中。在对进近进行定义时除非在程序中另有规定否则在过渡/进场航检查项目参考章节投产定期过渡/进场航段.×初始/中间进近航段.×最后进近航段.××复飞航段.×支架航段.×SIAP.××频谱分析××(一)检查项目表(见表)。(二)详细程序.目的在组成SIAP程序的整个区域内评估航路点数据的准确度并进行位置测定。初始进近航段(IAS)开始于IAWP点结束于IWP点。中间航段开始于IWP点结束于FAWP点。在某些程序设计中这些点可以被定义成同一个坐标点。最后进近段(FAS)开始于FAWP点结束于tIAWP点。复飞段(tIAS)开始于tIAWP点并包括转弯或等待点(tIATWP点或MAHWP点)或地基导航设备的定位点。.设备配置不取消选定任何传感器。验证现行的导航数据库已经安装。.投产应将SIAP引入到RNAV导航系路点之间使用“TRACKtoFIX”。输入期望的航路点高度。不要使用任何“wHENAUTHORIZEDBYATC(经ATC批准)”高度。跑道入口处的进近结束航路点高度应为入口的实际MSL高度加设计入口通过高度(TCH)。FMS通过对FAWP高度到进近结束航路点高度进行计算得出FPA。如果以进近结束航路点高度为基准输入一个FPA则FMS可以计算出FAWP的高度。()定期SIAP必须从FMS或GPS数据库装载否则应使用投产程序。()程序设计对到下一个航路点的真方位、距离以及FMS或GPS上所指示的FPA与程序进行对比检查。如果出现超限应与程序设计员一起进行研究解决。具有RNAV能力的飞机执行特定程序的基础是导航数据库的编码信息。这些编码信息包括航路点的类型(FlyOver还是FlyBy)(飞越还是旁经)、ARINC航段类型、以及速度一高度限制。编码数据与原始程序设计之间的差别可以导致很大的RNAV操作差异。飞行校验员应检查从数据库中导出的飞行计划与程序设计是否吻合。()FMS或GPS程序校验应对进近的安全性和可飞性进行评估。LNAV/vNAV程序和LNAV程序的设计对障碍物的标准是不同的。最后进近航段(FAWP到MAWP)可以有不同的障碍物控制VNAV决断高度(DA)和LNAV最低下降高度(MDA)。最后进近段可以要求通过重复飞行对障碍物进行评估。在对RNP程序进行障碍物评估时可以要求线性偏离计划航道进行飞行。在FAS中对FA】I『P到DA或复飞点之间的下滑道进行评估时引导采用卫星或飞行管理系统LNAV导航其计算出的正垂直引导来源于气压高度、卫星、或其他批准的VNAV系统。()对于LNAV/vNAV飞机应将自动驾驶偶合在RNAV系统方式进行飞行并对过渡到最后进近段的垂直引导进行评估。()检查RNAV系统所提供的所有航道和距离信息是否与程序的说明/航图一致。在飞行校验中必须将程序航道显示在EFIS上。EFIS上所显示的程序应与航图一致。()在开始RNAV离场程序前应对所有飞机可能使用的设计的跑道更新基准点进行检查。在起飞前应在已知的地理点执行IRUdown方式校准或定位更新。()在整个程序过程中对导航系统传感器所有宣布的质量因素(RNP/ANP)或“Q因素”进行监视。对《空中交通管理》年第期维普资讯http:wwwcqvipcom所有可能影响飞行航迹的系统位置精度的降级进行注明。()航路点①DME支持的RNAV垂直导航(vNAv)航路点如果终端仪表程序(TERPS)指定了用于在独立航路点进行vNAV、RNAV更新的DME应以该航路点坐标为中心进行圆周飞行对其覆盖进行单独的检查和评估。圆周的半径应依据DME到航路点的距离采用《F从飞行校验手册》章的公式进行计算或者采用半径.海里二者取其大者。在粗线所圈定的范围内测定每个DME信号的覆盖。如果进近航段由两个航路点进行定义(IWP到FAWP)确定进近航段的覆盖时应通过类似于等待航线的飞行方法对DME进行评估参见图。转弯半径取决于单个航路点。如果过去在航路点程序高度或低于航路点程序高度曾经对DME覆盖进行过评估且评估结果满意可以不再对其进行重新评估。②定期校验如果在导航系统数据库中已经存有被校验程序可将其用于定期校验。如果导航系统数据库中有用于RNAV程序的航路点应将这些航路点单独地由数据库装载到FMS或GPS飞行计划中。()定位①如果程序叙述中初始和中间进近段的航路点性质是flyby(旁经)评估可以通过旁经的方法进行。②初始和中间进近段应按照程序高度飞行。⑧在对FAS定位进行评估时应飞越FAS直线上所有叙述的航路点对这些点的GPS定位情况和提供的校准进行评估。飞机应至少在这条直线的第一个点(通常为一个IWP或FAWP)以外至少两海里处开始检查飞越直线上所有航路点一直到MAWP结束。最后进近段应从FAwP飞到MAWP在MAWP处的高度应低于最低公布MDAIO英尺。()空速、高度和航迹①如果程序中指定了多个空速飞行校验员应决定使用哪个空速进行飞行校验。如果飞行校验员、程序设计员或空中交通管制(ATC)部门认为必要也可以通过多次飞行采用各种空速进行校验。②在规定的最低高度进行程序飞行。⑧在程序检查中应使用自动航段转换方式。④进近应飞到MAWP并按公布的程序完成整个MAP。()RNAV离港程序(DP)在对RNAVDP进行检查时可以从实际起飞开始检查也可以从飞机通场开始检查。如果从飞机通场开始检查应以Oft的高度通过跑道入口并通过标注ANP的方法或者在跑道入口执行一次定位点更新来确定导航系统准确度。离场程序应检查到航路阶段的起始点。()标准终端进港航线(STAR)一个STAR投入使用前可以要求检查。检查中可以对垂直导航进行验证。评估内容包括下降梯度、航段长度以及人为因素包括FMS操作运用。当程序规定了强制高度和/或速度时检查飞行应按照规定的高度/速度执行。如果规定了高度窗口检查时应在规定窗口内使用最大下降坡度并使用最低高度飞行。如果需要对进港程序应检查到与仪表进近程序之间的过渡位置为止。()航路进行航路检查时应按照最低航路高度飞行。如果没有特殊说明在编辑航路点时应将航路点设为“flyby”(旁经)。()评估在进行程序检查飞行前应对照飞行程序数据对飞行计划进行核对确保各航路点之间的方位和距离与程序设计吻合。由于FMS或GPS接收机对数据的归整存在小的差异是正常的。检查的评估内容包括障碍物、定位数据以及是否有干扰造成信号异常。(三)LoranC(略)四、飞行校验分析(一)对RNAV程序进行的飞行校验主要是为了确定程序是否是可飞的、安全的。如果对程序检查的结果不满意程序飞行校验员应与程序设计员、ATC部门和/或程序建议者进行协调并对程序进行必要的修改。如果对现行程序不满意应立即通知程序设计员发布航行通告(NOTAM)。在检查中程序飞行校验员应对以下项目进行评估:.被检查的控制障碍物.SIAP。程序技术上是合理的。人为因素包括环境感知、复杂性、理解难度、驾驶舱负荷、飞行员失误、自动驾驶操作以及记忆考虑等都应兼顾。在评估时还应考虑到什么类型的飞机将使用该程序。.航路点间隔应该足够以确保飞机能够在每一个航段稳定地飞行不会跳越航路点/航段。在要求囝●●●●●●●●.T.●中●t~~●维普资讯http:wwwcqvipcom飞机减速的地方航段长度足够。.RNAV程序能够将飞机满意地引导到程序的结束点或者说下一个程序的建立点(如航路定位点、IAF、MAWP、决断高度等)。.程序的设计检查程序时应对地理坐标(航路点)以及垂直航径角度进行评估确定它们是否满足.节的要求。.通信、导航系统参数以及雷达覆盖在整个程序区域内是良好的。.在对程序进行飞行校验时还应对机场灯光、跑道/滑行道标表参数期望值HDI)P..Ⅵ)P..HFM小于米可视卫星数量最少个SNR最小dB/HzDME(支持航路点的)最小一dbm表参数参考章节容限程序设计航路±。到下一个wP的真航向.到下一个wP的距离±.nm初始/中间进近段±。到下一个wP的真航向.到下一个wP的距离±.nm最后进近段±。到下一个wP的真航向.到下一个wP的距离±.nm复飞段±。到下一个wP的真航向.±.nm到下一个wP的距离垂直坡度.±.。FMS/GPS被跟踪的卫星RAIMDME支持的航路点.锁定LoranC(略)记、IRU/跑道更新基准点等进行监视校验。.FMS和GPS参数在任何形式的飞行校验过程中如果发现下列参数出现异常应以书面方式进行报告(见表)。对于这些参数没有规定飞行校验容限。但是上面所列出的数值可以作为判断GPS信号是否异常或遭受干扰的分析基准。.电磁频谱如果GPS参数显示可能遭遇RF干扰应对到~tz以及到MHz频段的RF频谱进行观察。如果干扰信号没有对接收机/传感器造成影响不必对其进行限制。被记录的SNR数值可以显示出干扰问题的程度。正常的GPS信号强度通常为到一dBm。通过SNR数值以及频谱分析仪可以对干扰进行调查确定干扰出现的位置和可能的干扰来源。应特别注意GPSL(.MHz)正负MHz范围内以及GPSL(.MHz)正负MHz范围内的谐波信号。如果发现频谱异常或怀疑遭遇异常应向国家维护控制中心(NMcc)报告。(二)LoranE(略)五、容限(见表)(刘依萍编校)附:本文中涉及大量的专业缩写词现将其原意列表如下:缩写词含义缩写词含义实际导航性能乩复飞等待航路点ATC空中交通管制hnS复飞航段AVN航空系统标准办公室MATWP复飞转弯航路点DA决断高度随^wP复飞点DME测距仪佃A最低下降高度DD美国国防部MSL平均海拔高度DP离场程序NMCC国家维护控制中心EFIS电子飞行仪表系统PPS精密定位服务P编码F从联邦航空局RF射频FAWP最后进近航路点RNAV区域导航FAS最后进近航段RNP需要的导航性能FMS飞行管理系统SA可选择能力FPA垂直飞行下滑角SIAP标准仪表进近程序GLSGPS着陆系统SNR信噪比GPS全球卫星定位系统SPS标准定位服务C/A编码HDP水平稀释精度STAR标准终端进场航线HFM水平价值指数TCH入口通过高度IAS指示空速TD时间差IRU惯导TERPS终端仪表程序IWAP初始进近航路点Ⅵ)P垂直稀释精度IWP中间航路点vAV垂直区域导航LNAV水平区域导航VR全方向性信标LSES罗兰信号评估系统WP航路点《空中交通管理》年第期维普资讯http:wwwcqvipcom

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