新航行系统

第一章 概论 在国际民航缔约国中最重要的宗旨之一就是\安全、维护空中交通秩序和加速空中交通活动\。几十年来，各国不遗余力地为实现这一目标而奋斗，用于航空运输的先进技术、方法和设备层出不穷。新航行系统以新的体系方式对空中交通产生着深刻的影响。 1.1新航行系统的产生 ICAO基于对未来商务交通量增长和应用需求的预测，为解决现行航行系统在未来航空运输中的安全、容量和效率不足问题，1983年提出在飞机、空间和地面设施三个环境中利用由卫星和数字信息提供的先进通信（C）、导航（N）和监视（S）技术。由于当时有些系统设备仍在研制中，尚

不具备所需运行条件，ICAO将该建议称为未来航行系统（FANS）方案。

随着各种可用CNS技术的日臻成熟，人们愈加注重由新系统产生的效益，同时认识到在实现全球安全有效航空运输目标上，空中交通管理（ATM）是使CNS互相关联、综合利用的关键。ATM的运行水平成为体现先进CNS系统技术的焦点。基于这一发展新航行系统的思想，93-94年间，ICAO将FANS更名为CNS/ATM系统。有关系统实施规划、推荐标准和建议措施等指导性材料的制定进一步加速了新航行系统的实施。1998年，ICAO全体大会再次修订了全球CNS/ATM实施规划，其内容包括技术、运营、经济、财政、法律、组织等多个领域，为各地区实施新航行系统提供了更具体的指导。CNS/ATM系统在航空中的应用将对全球航空运输的安全性、有效性、灵活性带来

巨大的变革。新航行系统使民用航空进入了新发展时代。

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1.2新航行系统的组成

现行航行系统 新航行系统 VHF话音/数据 VHF话音 通 信 HF话音 AMSS话音/数据 SSR S模式数据链 ATNHF话音/数据 RCP NDB VOR/DME 导 航 ILS INS/IRS 气压高度 RNP/RNAV GNSS DGNSS INS/IRS MLS 气压高度 ADS SSR A/C模式 SSR S模式 RMP ASM PSR 监 视 SSR A/C模式 话音位置报告 空中交通管理 ATC FIS AWS ATS ATFM A/C RATMP 返回页首

1.3新航行系统的特点 与现行航行系统相比，新航行系统主要表现出以下特点： 1.3.1 系统方面

1.3.1.1新航行系统是一个完整的系统。

新航行系统由通信、导航、监视和空中交通管理组成。实际应用中，虽然存在独立的可用技术和设备性能规定，但从完成安全、有效飞行任务总目标意义上认识，其中的通信、导航和监视系统以硬件设备和应用开发为主，空中交通管理则以数据综合处理和规程管理运行为主。通信、导航、监视和空中交通管理之间相辅相成，在科学的管理方法指导下，高性能的硬件设备能为实现ATM目标提供依助的手段，为空中交通高效率运行提供潜能。不论是现在ATC的目标，还是今后全球ATM的目标，都是依赖于当时可用技术和设备能力提出来的。新航行系统将各种可靠的手段（通信导航监视等）和方法（程序法规等）有机地综合在一起，将来自各信源的信息加工处理和利用，实现一致的和无缝隙的全球空中交通管理。在实施空中交通管理过程中，将各分系统的高性能都体现在ATM的效益上，使空中交通在任何情形下都有条不紊。 1.3.1.2新航行系统是一个全球一体化的系统。

新航行系统满足国际承认和相互运行的要求，对空域用户以边界透明方式确保相邻系统和程序能够相互衔接。适合于广泛用户和各种水平的机载电子设备。

随着新航行系统不断完善而产生的所需总系统性能（RtSP）概念，将对总系统在安全性、规范性、有效性、空域共享和人文因素方面作出规定。RtSP成为发展新航行系统过程中普遍应用的系列标准，指导各国、各地区如何实施新系统，保证取得协调一致的运行效果，使空中交通管理和空域利用达到最佳水平，从而实现全球一体化ATM的目标。 1.3.1.3新航行系统是一个以滚动方式发展的系统。

总观ICAO开始提出的FANS方案和其后一再讨论制订的CNS/ATM实施方案，在新航行系统组成中，一方面，分系统成份发生了一些变化，另一方面，ICAO还先后增加了所需性能的概念。具体有：所需导航性能（RNP）、所需通信性能（RCP）、所需监视性能（RMP）、所需空中交通管理性能（RATMP）和在这些性能综合条件下的所需总系统性能（RtSP）。由此可见，ICAO的工作方式已经从在新系统中使用和不使用什么设备的选择上转向注重制订所需性能标准上来。根据对已经颁布的RNP规定的理解和应用结果，RNP概念的应用实现了ICAO的预期目的。所需性能概念体现了ICAO发展航行系统的战略思想，即面对今后交通持续增长和新技术的不断涌现，在完善各种性能要求，并在所需性能指导下，为各国、各地区提供广泛的新技术应用空间和发展余地。在标准化的管理模式下，新航行系统会不断地吸纳新技术、新应用，并使其向更趋于理想模式的方向发展。

应该说，今天的新航行系统仍然方兴未艾。 1.3.2 技术方面

新航行系统主要依赖的新技术可以表示为：卫星技术 + 数据链 + 计算机网络 + 自动化。 其中，卫星技术和数据处理技术从根本上克服了陆基航行系统固有的而又无法解决的一些缺陷，如覆盖能力有限，信号质量差等。计算机应用和自动化技术是实现信息处理快捷、精确，减轻人员工作负荷的重要手段。 1.3.3实施方面

先辅后主。在走向新航行系统进程中，必然有新老系统并存的过渡期。初期，新系统在运行中起辅助作用，即在功能上发挥补充能力作用。后期，除少部分优秀的现行系统作新系统的备份外，新系统成为空中交通管理的主角。随着人们对新航行系统体系认识和理解加深，新技术的渗透将使新系统逐步平稳地取代现行系统。

先易后难，新系统先在对陆基设备影响小的地方或环境实现应用，那些对陆基系统产生较大影响的场合迟后慎重解决。例如，目前在洋区ICAO已经使用了RNP概念进行航路设计，而在大陆，RNP航路也是最先在偏远地区使用。

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1.4新航行系统对空管体系的变革 1.4.1 陆基航行系统向星基航行系统转变

人类对空间技术的研究，解决了一些在陆地环境下无法解决的问题，卫星技术的应用也是人类文明史发展的重要标志。卫星技术可用性的提高是使陆基航行系统向星基航行系统的转变关键。 卫星通信技术在电视广播领域已经普遍应用，经过了最先从租用、购买转发器开始，到自主发射卫星使用专用转发器的发展过程。卫星通信技术也从娱乐、日常生活发展成为能以多种速率、多种方式传输多种数据应用于各个领域。在实现陆基通信方式困难的地方，卫星通信技术已经成为重要的依赖手段。

与现行陆基导航系统相比，全球导航卫星系统具有高精度、多功能、全球性等优点，解决了航路设计受限于地面设施的问题，也为远距或跨洋飞行提供了实时定位导航的手段。当基本卫星导航系统与可靠的增强系统结合后，可将其用于全部飞行阶段。

在建设具有相同规模和同样保证能力的常规空管系统所需经费方面，星基空管系统已向陆基空管系统提出了挑战。

1.4.2国家空管系统向全球一体化空管体系转变

在现行航行系统环境下，由于各国空中交通管制设施的能力不同，管制方法和管制程序，以及在空域利用和最低间隔标准问题上缺乏一致性，对飞机有效飞行增加了额外限制。在发展空中交通

管理系统过程中国家之间很少合作，使飞机不能发挥先进机载设备的能力。重要的是现行航行系统缺乏全球覆盖性、规范性和有效性的共同基础。现行空中交通服务的安全水平仅限于某些空域范围，还不具备全球性的安全水平。这些都是现行系统无法满足未来交通增长要求和空域用户的需求的原因。

随着空中交通运输量持续增长，现行条件下，空域的不连续性和国家航行系统的不一致性，会极大地妨碍有限空域的最佳利用。

新航行系统中一体化的ATM能够使飞行员满足其计划的离港和到达时间，在最小的限制和不危及安全情况下保持其优选飞行剖面。为此，需要区域以及国家空管系统部件、程序的协调性和标准化。以国际一致性的ATM标准和程序全面开发新航行系统技术。

新航行系统中的功能系统具有的全球覆盖特点，机载和地面设备之间相互联系和数据交换功能的兼容性保证了总系统能一致有效地工作。无论在境内还是跨国空域运行，全球一体化的航行系统以无缝隙的空域管理为用户提供连贯和一致性的服务。 1.4.3空中交通管制向自动化方式转变

空中交通管制工作由复杂的任务组成，要求管制员具有高度的技能和灵活应变的能力，如对空域的洞察力，可用信息的处理、推理和决断的独特能力。全球一体化ATM所显示的安全性、空域高容量和飞行有效性要求在管制员发挥其特有能力的同时，还要利用自动化手段改善管制工作效率。在航行数据采集处理、动态空域的组织、飞行状态的预测、解决冲突建议措施的选择过程中，自动化系统的快速解算能力获得更及时、更准确的结果，帮助管制员自动进行空中交通活动的计算、排序和间隔，获得更直接的航路，以在有限的空域内建立有效的飞行流量。同时，各种信息多途径自动有效传输极大地减轻了管制员的工作负荷。

空中交通管制将以渐进方式引进自动化系统。在初期，利用计算机和有关软件协助管制员完成部分任务。应当明确，实现自动化的空中交通管制方式并不等于完全取代管制员。实际应用中，受各种随机因素和不可预见事件的影响飞机不可能也不总是按其预期结果运行。因此，自动化的空中交通管制方式仍然需要发挥管制员特有的能力和灵活性特点。 第二章 新概念在空中交通管理中的应用

2.1区域导航与灵活短捷航路 区域导航不是一个新概念，但在新航行系统环境下，新导航系统赋予了使用几十年的区域

导航以新的含义。

空中交通史上的第一批航路是沿着地面台点设计的，在作出向、背台飞行的区别和台点的频率、航路宽度、飞行高度的规定后，飞机按设计的航路飞行，管制员按该航路计划飞行

实施管制。由于当时还没有机载计算组件，飞机按逐台径向导航方法飞行。

2.1.1RNAV的产生和陆基RNAV的应用