퍼포먼스 기반 내비게이션

Performance-based navigation

ICAO 성능 기반 항법(PBN)은 항공기 필수 항법 성능(RNP) 및 지역 항법(RNAV) 시스템 성능 요건이 특정 영공의 맥락에서 제안된 운영에 필요한 정확도, 무결성, 가용성, 연속성 및 기능성 측면에서 정의되도록 규정한다.적절한 내비게이션 [1]인프라스트럭처

묘사

역사적으로 항공기 항법 규격은 센서(항법 비콘 및/또는 경유지)의 관점에서 직접 지정되었다.선내 항법 성능 모니터링 및 경보에 대한 추가 요건을 포함하는 항법 사양을 필수 항법 성능(RNP) 사양이라고 합니다.그러한 요건을 갖추지 않은 것을 지역항법(RNAV) 규격이라고 한다.

성능 요구 사항은 내비게이션 사양에서 확인되며, 성능 요구 사항을 충족하는 데 사용할 수 있는 내비게이션 센서 및 장비 선택 항목도 식별됩니다.항법 사양은 글로벌 조화를 촉진하기 위한 구체적인 구현 지침을 제공합니다.

PBN에서 일반 항법 요건은 먼저 운영 요건에 따라 정의됩니다.민간 항공 당국은 이용 가능한 기술과 항법 서비스와 관련하여 옵션을 평가한다.민간 항공 당국은 운영 요건의 일부로 솔루션을 수립하는 것이 아니라 선택한 솔루션이 가장 비용 효율적일 것이다.기술은 RNAV 또는 RNP 시스템이 필요한 성능을 제공하는 한 운영 자체를 재검토할 필요 없이 시간이 지남에 따라 진화할 수 있다.

PBN은 공역 및 장애물 제거 기준을 개발하는 센서 고유의 방법에 비해 많은 이점을 제공한다.

  1. 는 센서 고유의 경로와 절차 및 그 비용을 유지관리할 필요성을 줄입니다.예를 들어 VOR를 루트, VOR 접근법, 접근법 누락 등에 사용할 수 있기 때문에 단일 VOR를 이동하면 수십 가지 절차에 영향을 미칠 수 있습니다.새로운 센서 고유의 절차를 추가하는 것은 이러한 비용을 더하게 될 것이며, 이용 가능한 내비게이션 시스템의 급속한 성장은 곧 센서 고유의 경로와 절차를 감당할 수 없게 만들 것이다.
  2. 는 비용 대비 효과가 없는 새로운 내비게이션 시스템의 진화에 따라 센서 고유의 조작을 개발할 필요가 없습니다.위성 항법 서비스의 확장은 다양한 항공기에서 RNP 및 RNAV 시스템의 지속적인 다양성에 기여할 것으로 기대된다.최초의 기본 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS) 장비는 위성 기반 증강 시스템(SBAS), 지상 기반 증강 시스템(GBAS) 및 지상 기반 지역 증강 시스템(GBAS)과 같은 증강 시스템의 개발로 인해 발전하고 있으며, 갈릴레오의 도입과 미국의 현대화도 진행되고 있다.위성항법시스템(GPS)과 러시아 위성항법시스템(GLONASS)은 GNSS 성능을 더욱 향상시킵니다.GNSS/관입 통합의 사용도 확대되고 있습니다.
  3. 공역을 보다 효율적으로 사용할 수 있다(경로 배치, 연료 효율 및 소음 완화).
  4. RNAV 시스템의 사용 방법을 명확히 한다.
  5. 는 글로벌 사용을 목적으로 한 제한된 일련의 항법 사양을 제공함으로써 민간 항공 당국의 운영 승인 프로세스를 촉진합니다.

영공 내에서 PBN 요건은 ATM 애플리케이션을 충족하는 데 필요한 통신, 감시 및 항공 교통 관제(ATC) 환경, 항법 인프라 및 기능 및 운영 능력에 의해 영향을 받는다.또한 PBN 성능 요건은 사용 가능한 비 RNAV 항법 수단의 복귀와 적절한 운영 연속성을 보장하기 위해 필요한 중복성 정도에 따라 달라진다.

RNAV와 RNP에 의해 부분적으로 실현된 효율성과 용량 향상을 달성하기 위해 FAA는 데이터 통신과 강화된 감시 [2]기능의 사용을 추구한다.

배경

지역 항법 기법과 규격은 전반적인 ICAO 지침 없이 지역적으로 진화하기 시작했다.따라서 "RNAV"와 "RNP"와 같은 용어와 정의는 세계의 다른 지역에서 약간 다른 의미를 가지며, 다른 용어도 현지에서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.그 예로는 유럽이 여전히(2019년) 사용하는 용어 "P-RNAV"(정밀 RNAV)가 있으며, 다른 곳에서는 "RNAV 1"로 불린다.

RNAV와 RNP라는 용어는 기능적 차이가 거의 없이 이전에 사용되었다.RNP는 일정 수준의 퍼포먼스를 요구했지만 보증 방법을 정의하려고 하지 않았습니다.

두 개의 상부 차트 스트립은 현재 표준을 나타냅니다.아래의 두 스트립은 올바른 RNP 명칭으로만 동일한 두 가지 접근방식을 반영합니다.'RNAV(GNSS)'는 'RNP'가 되고 'RNAV(RNP)'는 'RNP AR'이 된다.스웨덴은 PBN 구현을 위해 새로운 올바른 RNP 명칭을 이미 채택한 회원국의 한 예이다.

성능 기반 내비게이션(PBN)은 용어, 사양 및 의미를 표준화하기 위한 ICAO의 이니셔티브입니다.예를 들어 APV(수직 가이던스를 사용한 접근법)에 대해 사용되는 용어를 표준화하는 것이 있습니다.모든 APV는 최근까지 RNAV 접근법으로 지정되었지만, 실제로는 PBN 구현에 관한 RNP 접근법이다.모든 APV에는 온보드 퍼포먼스 감시와 경고가 필요합니다.따라서 시스템은 필요한 정밀도까지 네비게이션 할 수 있을 뿐만 아니라 퍼포먼스를 지속적으로 감시하고 퍼포먼스가 필요한 수준 이하로 떨어지면 파일럿에게 경고할 수 있어야 합니다.

이러한 접근법은 차트에 혼란스러운 이름과 명칭을 가지고 있으며, 현재 모든 회원국에서 전환이 이루어지고 있습니다.두 가지 유형의 RNAV 접근방식은 전통적으로 각각 RNAV(GNSS)와 RNAV(RNP)로 명명되었다. 여기서 전자는 최종 접근법의 전통적인 직선 접근법이고 후자는 최종 접근법의 인가를 필요로 하는 최종 접근법 이후 수평면에서 곡선을 그리는 보다 복잡한 접근법이다.(AR = 인가 필요).PBN 구현 하에서 이러한 접근방식의 올바른 명칭과 명칭은 각각 RNP와 RNP AR이다.오른쪽 이미지는 현재 사용 중인 차트의 이름과 PBN 아래의 차트가 어떻게 표시되는지 보여줍니다.

공역 계획에 미치는 영향

기존의 센서 기반 접근방식을 사용하여 분리 최소값과 경로 간격을 결정할 때 분리 최소값 또는 경로 간격을 결정하는 데 사용되는 항법 성능 데이터는 VOR, DME 또는 NDB와 같은 특정 항법 보조 장치의 원시 데이터의 정확도에 따라 달라집니다.이와는 대조적으로 PBN은 위치 및 내비게이션 솔루션을 제공하기 위해 원시 내비게이션 데이터를 통합하는 RNAV 시스템을 필요로 합니다.분리 최소값과 경로 간격을 결정할 때 이 통합 내비게이션 성능 "출력"을 이용한다.

RNAV 시스템에서 요구하는 내비게이션 성능은 내비게이션 사양의 일부입니다.분리 최소값과 경로 간격을 결정하기 위해, 공역 계획자는 RNAV 시스템에서 요구되는 성능을 설명하는 항법 규격의 해당 부분을 완전히 활용한다.또한 공역 계획자는 필요한 성능(정확도, 무결성, 가용성 및 연속성)을 사용하여 경로 간격과 분리 최소값을 결정한다.

절차적으로 통제된 영공에서 RNP 규격의 분리 최소값과 경로 간격은 RNAV 규격에 기초한 것보다 더 큰 편익을 제공할 것으로 예상된다.이는 온보드 성능 모니터링 및 경보 기능이 위험 완화를 위한 대체 수단을 제공함으로써 ATS 감시 서비스의 부재를 완화할 수 있기 때문이다.

PBN으로의 이행

향후 모든 RNAV 및 RNP 애플리케이션은 특정 항법 센서를 정의하는 대신 성능 사양을 사용하여 항법 요건을 식별할 것으로 예상된다.

멕시코 밸리는 성능 기반 내비게이션 시스템이 멕시코에서 최초로 사용될 것이며, 이를 통해 새로운 펠리페 앙겔레스 국제공항, 멕시코시티 국제공항, 톨루카 국제공항이 [3]다른 공항의 운영을 방해하지 않고 동시에 운영될 수 있게 될 것이다.

범위

이전 RNP 개념과 관련된 레거시 이유로 PBN은 현재 선형 가로 성능 요건과 시간 제약을 가진 운영으로 제한된다.이러한 이유로 각도의 횡방향 성능 요건(즉, GNSS 수직 지침을 사용한 접근 및 착륙 조작- 수직 지침을 사용한 접근 절차 APV-I 및 APV-II)과 계기 착륙 시스템(ILS) 및 마이크로파 착륙 시스템(MLS)은 고려되지 않는다.측면 모니터링 및 장애물 클리어런스와 달리, 기압계 VNAV 시스템의 경우 수직 오류에 대한 경보는 없으며 95% 필요한 총 시스템 정확도와 성능 한계 사이에 두 번의 관계가 없다.따라서 기압 VNAV는 수직 RNP로 간주되지 않는다.

온보드 퍼포먼스 감시 및 경고

항법 시스템이 RNP 애플리케이션과 관련된 필수 안전 수준을 준수하는지 여부를 결정하는 주요 요소는 온보드 성능 모니터링 및 경보입니다.이는 횡방향 및 종방향 내비게이션 성능과 관련이 있으며, 항공 승무원이 내비게이션 시스템이 작동에 필요한 내비게이션 성능을 달성하지 못했거나 10가지 무결성으로 보장할−5 수 없음을 감지할 수 있습니다.

RNP 시스템은 운영의 무결성에 대한 개선을 제공합니다.이는 보다 가까운 경로 간격을 허용할 수 있으며 특정 영공에서의 항해에 RNAV 시스템만 사용할 수 있는 충분한 무결성을 제공할 수 있다.따라서 RNP 시스템의 사용은 상당한 안전, 운영 및 효율성 편익을 제공할 수 있다.

기내 성능 모니터링 및 경보 기능은 두 가지 요구사항을 충족합니다. 하나는 항공기 내부이고 다른 하나는 공역 설계입니다.항공 시스템 성능의 보장은 RNAV 운영에 암묵적이다.기존 내공성 기준에 기초하여 RNAV 시스템은 광범위하게 해석되는 명시적 요건을 사용하여 의도된 기능 및 성능을 입증해야 한다.그 결과 공칭 RNAV 시스템 성능은 매우 양호할 수 있지만 시스템 기능 및 관련 비행 성능의 가변성이 특징이다.RNP 시스템은 가변성을 최소화하고 신뢰할 수 있고 반복 가능하며 예측 가능한 비행 운영을 보장하는 수단을 제공합니다.

기내 성능 모니터링 및 경보를 통해 항공 승무원은 RNP 시스템이 항법 규격에 요구되는 항법 성능을 충족하는지 여부를 감지할 수 있다.선내 성능 모니터링 및 경보는 횡방향 및 종방향 항법 성능과 관련이 있습니다.

온보드 성능 모니터링 및 경고는 지역 내비게이션 시스템의 성능과 관련이 있습니다.

  • "탑재"는 성능 모니터링 및 경보가 다른 곳이 아닌 항공기 내에서 영향을 받는다는 것을 의미한다(예: 지상 기반 경로 고수 감시 또는 ATC 감시 사용).기내 성능 모니터링 및 경보의 모니터링 요소는 비행 기술 오류(FTE) 및 항법 시스템 오류(NSE)와 관련이 있습니다.Path Definition Error(PDE; 경로 정의 오류)는 정의된 경로의 데이터베이스 무결성 및 기능 요건에 따라 제한되며 무시할 수 있는 것으로 간주됩니다.
  • "감시"는 위치 결정 오류 및/또는 원하는 경로를 따를 수 있는 항공기 성능의 모니터링을 의미한다.
  • "항법"은 모니터링과 관련이 있다: 항공기의 항법 시스템이 충분히 잘 작동하지 않을 경우, 항공 승무원에게 경고된다.

RNAV 및 RNP 고유 기능

성능 기반 비행 운영은 계획된 운영에서 용량과 효율성을 개선하기 위해 신뢰할 수 있고 반복 가능하며 예측 가능한 비행 경로를 보장하는 능력에 기초합니다.성능 기반 비행 운영의 구현은 전통적으로 RNAV 시스템이 제공하는 기능을 필요로 할 뿐만 아니라 절차, 영공 및 항공 교통 운영을 개선하기 위한 특정 기능을 필요로 할 수도 있다.확립된 고정 반지름 경로, RNAV 또는 RNP 홀딩 및 횡방향 오프셋에 대한 시스템 기능이 이 범주에 속한다.

고정 반지름 경로

고정 RADIUS 패스(FRP)에는, 다음의 2개의 형식이 있습니다.

  1. 고정 반지름(RF) 다리 유형은 단말 또는 접근 절차에서 특정 곡선 경로 반지름에 대한 요건이 있을 때 사용해야 하는 다리 유형 중 하나이다.RF 레그는 반지름, 호 길이 및 고정으로 정의됩니다.이 다리 유형을 지원하는 RNP 시스템은 선회 중에 직선 세그먼트에서와 동일한 트랙 유지 정확도를 준수할 수 있는 기능을 제공합니다.다양한 항공기 형태와 상공의 바람에 대한 뱅크 각도 한계가 절차 설계에서 고려된다.
  2. Fixed Radius Transition(FRT; 고정 반지름 전이)은 경로 중 절차에서 사용하는 것을 목적으로 합니다.이러한 턴에는 2개의 가능한 반경이 있습니다.높은 고도 루트(FL195 이상)의 경우 22.5NM, 낮은 고도 루트의 경우 15NM입니다.RNAV 경로에서 이러한 경로 요소를 사용하면 간격이 긴 병렬 경로를 통해 공역 사용률을 개선할 수 있다.

플라이바이턴스

플라이바이 턴은 RNAV 비행 경로의 핵심 특성이다.RNAV 시스템은 항공기 속도, 뱅크 각도, 바람 및 트랙 각도 변화에 대한 정보를 사용하여 한 경로 세그먼트에서 다음 경로 세그먼트로 원활하게 전환되는 비행 경로 회전을 계산합니다.그러나 회전 반경에 영향을 미치는 매개변수는 속도 및 바람의 조건 변화에 따라 평면마다 다를 수 있으므로 회전 시작점과 회전 면적이 달라질 수 있습니다.

홀딩 패턴

RNAV 시스템은 홀딩 웨이포인트, 턴 방향 및 레그 시간 또는 직선 세그먼트에서 거리뿐만 아니라 홀딩으로부터의 출구를 계획할 수 있도록 함으로써 홀딩 패턴 사양을 용이하게 한다.RNP 시스템의 경우 홀딩의 추가 개선이 가능합니다.이러한 RNP 개선사항에는 홀드 내 플라이바이 진입이 포함되며, 제공된 RNP 한계와 일관되게 홀드 패턴의 비홀드 측에서 필요한 보호 공역을 최소화한다.RNP 홀딩이 적용되는 경우, 덜 엄격한 값이 공역 사용과 설계에 악영향을 미치기 때문에 최대 RNP 1이 권장된다.

오프셋 비행 경로

RNAV 시스템은 비행 승무원이 정의된 경로에서 측면 오프셋을 지정할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.일반적으로 횡방향 오프셋은 1NM에서 20NM까지 증분하여 지정할 수 있습니다.RNAV 시스템에서 측면 오프셋이 활성화되면 RNAV 항공기는 정의된 경로를 벗어나 일반적으로 45° 이하의 각도로 오프셋을 가로채게 된다.오프셋이 취소되면 항공기는 유사한 방식으로 정의된 경로로 돌아갑니다.이러한 오프셋은 전략적으로, 즉 경로 길이에 대한 고정 오프셋 또는 전술적으로 일시적으로 모두 사용할 수 있다.대부분의 RNAV 시스템은 터미널 영역 또는 접근 절차의 시작, RNAV 홀드 또는 90° 이상의 경로 변경 중에 오프셋을 중단한다.

최소 내비게이션 성능 사양

북대서양 영공에서 운항하는 항공기는 최소항법성능규격(MNPS)을 충족해야 한다.MNPS 사양은 필수의 성질 및 장래의 MNPS 실장이 [4]상정되지 않기 때문에 의도적으로 PBN에서 제외되어 있습니다.

장래의 전개

현재 시간 스케일과 작동 요건을 결정하기 어렵지만 내비게이션 애플리케이션이 2차원 애플리케이션에서 3차원/4차원 애플리케이션으로 진행될 가능성이 높다.따라서 수직 평면(수직 RNP)에서 여전히 선내 성능 모니터링 및 경보가 개발되어야 하며 지속적인 작업은 세로 및 선형 성능 요구사항을 조화시키는 것을 목표로 한다.접근 및 착륙과 관련된 각도 성능 요건은 향후 PBN의 범위에 포함될 것이다.마찬가지로 헬리콥터 고유 항법 및 유지 기능 요건을 지원하기 위한 규격도 포함될 수 있다.

레퍼런스

  1. ^ ICAO. Doc 9613, Performance-Based Navigation (PBN; 퍼포먼스 기반 내비게이션) 매뉴얼, 2008. ISBN978-92-9231-198-8
  2. ^ FAA. 퍼포먼스 기반 내비게이션 로드맵: 지역 항법(RNAV) 및 필수 항법 성능(RNP) 기능 2006-2025. 2006.
  3. ^ Eduardo Murillo (Jan 29, 2020). "Tendrá tecnología de punta el aeropuerto de Santa Lucía" [The Santa Lucia airport will have cutting-edge technology]. La Jornada (in Spanish). Retrieved Jan 30, 2020.
  4. ^ MNPS 요건은 북대서양 지역의 항공 항해에 관한 통합 지침 및 정보 자료(NAT 문서 001)에 명시되어 있습니다([1]에서 이용 가능).

외부 링크

Public Domain이 문서에는 미국 연방항공청의 웹사이트 또는 문서에 있는 공공 도메인 자료가 포함되어 있습니다.