【正文】 導(dǎo)航方法，對航路結(jié)構(gòu)和空域結(jié)構(gòu)也有影響?，F(xiàn)在航線主要是以無線電導(dǎo)航臺為基礎(chǔ)的，其起點(diǎn)、轉(zhuǎn)彎點(diǎn)、終點(diǎn)都選定為 導(dǎo)航臺 ； 航空器只能逐臺飛行。 而 RNAV 航線脫離了導(dǎo)航臺臺址的限制，便于建立更為經(jīng)濟(jì)、簡捷的航路。而實(shí)施區(qū)域?qū)Ш胶?，航路點(diǎn)的選擇具有較大自由，如前所述，可以選擇導(dǎo)航臺、地標(biāo)位置點(diǎn)，也可以選擇具有精確經(jīng)緯度的位置點(diǎn) 。 同時，執(zhí)行區(qū)域?qū)Ш胶铰窌r，可以實(shí)現(xiàn)航路點(diǎn)的逐點(diǎn)飛行，也可以越點(diǎn)飛行，甚至可以通過大圓航線實(shí)現(xiàn)起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的直飛 ； 同時，在遇到一些特殊情況，如航線上出現(xiàn)的惡劣天氣時 ， 可以很容易選擇新航路點(diǎn)、建立新航線，實(shí)現(xiàn)繞飛 。 3 在實(shí)施流量管理時，建立等待航線也很方便 。 因此區(qū)域?qū)Ш降膶?shí)現(xiàn)，不僅是導(dǎo)航方法的進(jìn)步，也是管 制體制的改革 [2]。 從航空發(fā)達(dá)國家采用區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)優(yōu)化飛行航線及飛行剖面取得的經(jīng)驗(yàn)中，區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)具備不依賴地基導(dǎo)航設(shè)備而在任意兩點(diǎn)之間精確飛行的能力，我國也在逐步推行區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)。雖然中國民航新航行系統(tǒng)提出，在 2030 年內(nèi)，導(dǎo)航方面將以單一的衛(wèi)星導(dǎo)航取代傳統(tǒng)的陸基無線電導(dǎo)航，但目前處于過渡期，陸基無線電導(dǎo)航，尤其是航路全向信標(biāo)（ VOR）和測距儀（ DME）導(dǎo)航仍將是航空導(dǎo)航的主要手段。 基于 陸基 導(dǎo)航的區(qū)域?qū)Ш?是在現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上的一種區(qū)域?qū)Ш椒椒ā，F(xiàn)在的航線結(jié)構(gòu)中，在繁忙空域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 VOR/DME 臺覆蓋，利用 VOR 的測角功能和DME 的測距功能，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域?qū)Ш?目前我國華東地區(qū)已有 90%以上的通航機(jī)場和航路（航線）導(dǎo)航臺配置和更新了 VOR/DME，使華東地區(qū)航路無線電導(dǎo)航設(shè)備已形成比較完善的體系。 要描述一個無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，必須考慮其精度、可用性、可靠性、覆蓋范圍、信息更新率、多值性、系統(tǒng)容量、完好性和導(dǎo)航信息的維數(shù)等幾個參數(shù)。從航空器方面來看，精度值是基于導(dǎo)航源誤差、機(jī)載接收誤差、顯示誤差，而對于側(cè)向?qū)Ш皆?，還有飛行技術(shù)誤差（ FTE）。 陸基 導(dǎo)航 設(shè)備的導(dǎo)航性能主要包括導(dǎo)航精度和導(dǎo)航有效區(qū)域。導(dǎo)航精度 主要是由水平方向精度所決定，而水平方向精度是由偏航容差 (XTT) 和沿航容差 (ATT) 所決定。 由于數(shù)據(jù)缺乏，目前全球的導(dǎo)航設(shè)備行業(yè)上對于陸基導(dǎo)航設(shè)備的定位估計(jì)都采用平方和根（ RSS）公式來估計(jì)系統(tǒng)性能，并不是很精確，對于導(dǎo)航精度就會產(chǎn)生偏差，本文將采用誤差橢圓的方法對以 VOR/DME、 DME/DME 兩種區(qū)域?qū)Ш椒绞綖橹鞯年懟鶎?dǎo)航方式進(jìn)行實(shí)時定位誤差估計(jì)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 隨著上個世紀(jì)七十年代， RNAV技術(shù)在美國的出現(xiàn)，對 RNAV技術(shù)的使用也日益廣泛。為有效應(yīng)對空中交通流量 快速增長的壓力，美國和歐洲于 20xx年分別提出了 NGATS計(jì)劃和 SESAR計(jì)劃，目的是通過新技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)空中交通管理效能的全面提高。RNP/RNAV和衛(wèi)星導(dǎo)航成為 NGATS和 SESAR計(jì)劃研究和實(shí)施中需要率先突破的技術(shù)。 20xx 年 3 月，國際民航組織 (ICAO)正式發(fā)布了基于性能的導(dǎo)航 (PBN)手冊，標(biāo)志著 PBN 技術(shù)應(yīng)用建設(shè)的全面展開。這種基于性能的導(dǎo)航整合了區(qū)域?qū)Ш剑?RNAV）和所 4 需導(dǎo)航性能（ RNP）兩個方面，更加注重導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)際導(dǎo)航性能力，避免了導(dǎo)航技術(shù)設(shè)備的無限制研究開發(fā)投入和導(dǎo)航設(shè)施過度投資，同時 也可以最大限度的利用現(xiàn)有導(dǎo)航資源（包括機(jī)載和支援設(shè)施）。 1996 年，世界第一個 RNP/RNAV 程序在美國阿拉斯加朱諾（ Juneau）機(jī)場應(yīng)用，有效的解決了朱諾機(jī)場因自然條件惡劣，航班經(jīng)常因?yàn)樘鞖庠虿荒苷Ｆ鸾刀黄热∠碾y題。 1999 年， FAA和 MITRE公司在設(shè)計(jì)費(fèi)城機(jī)場的 RNAV程序時，為了解決設(shè)計(jì)過程中的難題，開發(fā)了 TARGETS（ Terminal Area Route Generation, Evaluation and Traffic Simulation） 系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠完成傳統(tǒng)程序和 RNAV 程序的設(shè)計(jì)與仿真評估。與此同時，為了保證陸基 RNAV 程序的順利實(shí)施， FAA 委托美國空中交通仿真有限公司開發(fā)完成了專門用于 RNAV 航路設(shè)計(jì)和評估的系統(tǒng) —— RNAVPro，該系統(tǒng)可以完成在陸基導(dǎo)航方式下，實(shí)施 RNAV 程序所必須的定位精度分析與模擬。 法國民航學(xué)院與 AERO in SYS公司合作，于 1999年推出了其飛行程序設(shè)計(jì)綜合平臺 —— GeoTITAN，該產(chǎn)品兼容 ICAO和法國民航的飛行程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以完成傳統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)和航圖制作。 20xx年 7月推出的 GeoTITAN RNAV程序的設(shè)計(jì) 功能。目前 ， GeoTITAN已經(jīng)廣泛應(yīng)用于法國民航局、法國空軍、德國空軍以及非洲、東南亞等國家。 在 20xx 年達(dá)拉斯 /沃思堡國際機(jī)場 （ KDFW） 實(shí)施 RNAV 離場，評估證實(shí)在 KDFW機(jī)場實(shí)施 RNAV 離場程序兩個月內(nèi)，運(yùn)行優(yōu)勢明顯增加，這些程序符合消噪程序要求，實(shí)現(xiàn)了扇形離場，也就是交替使用分離航路實(shí)現(xiàn)連續(xù)離場，該運(yùn)行縮小了航空器間的間隔，增加了離場容量，減少了離場延誤。 在佐治亞州，亞特蘭大 /威廉 B178。 哈特斯菲爾德國際機(jī)場 （ KATL） 也實(shí)施了類似的 RNAV 程序，三角 （ Delta） 航空公司是該機(jī)場的主要運(yùn) 行商。作為 20xx 年世界上航空器運(yùn)行最繁忙的機(jī)場， KATL機(jī)場從 20xx 年 4月至 5月開始實(shí)施 RNAV SID與 STAR程序。目前，大約有 85％ 的進(jìn)離場航空器使用 RNAV 程序，未來程序設(shè)計(jì)的改進(jìn)將使效益更加明顯。 由此開始， RNP/RNAV 技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速擴(kuò)展。 在國外已有許多關(guān)于 基于陸基導(dǎo)航的 區(qū)域?qū)Ш降难芯?，如巴塞特?1985年年對聯(lián)邦航空局的 VOR、 DME等導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋做過處理，給出了新的目前而言最好的覆蓋圖表。文獻(xiàn)表明國外在區(qū)域?qū)Ш郊跋嚓P(guān)導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度，覆蓋范圍分析等方面都 5 做了大量 研究工作 。 巴克等學(xué)者將區(qū)域?qū)Ш脚c非區(qū)域?qū)Ш胶铰愤M(jìn)行對比飛行實(shí)驗(yàn)，證明了區(qū)域?qū)Ш较鄬τ趥鹘y(tǒng)導(dǎo)航而言具有更多的優(yōu)勢，首先表現(xiàn)在其飛行路徑的任意性，其次傳統(tǒng)導(dǎo)航必須依賴導(dǎo)航臺來確定航空器的位置，是相對性的，而區(qū)域?qū)Ш絼t能夠以地理坐標(biāo)來確定航空器的絕對位置，阿麥爾在 1992年在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，至少有 95%的偏航容差分布在 177。 1NM范圍內(nèi) [3]。這說明，區(qū)域?qū)Ш降膶?dǎo)航精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)導(dǎo)航，可以使飛行軌跡比傳統(tǒng)導(dǎo)航更接近標(biāo)稱航跡。除此之外，區(qū)域?qū)Ш竭€拋棄了傳統(tǒng)導(dǎo)航借助航圖來記錄航線的特點(diǎn)，而改采用文本方式即可準(zhǔn)確描述出飛行 航線。 Barker .D. R. 等曾通過三個模型對 RNAV(區(qū)域?qū)Ш?) 航路和非 RNAV航路的飛機(jī)飛行對比得出 RNAV航路與非 RNAV 航路相比具有明顯的優(yōu)勢。 . 1992 年在試驗(yàn)航路對基于 RNAV的飛機(jī)測試， 發(fā)現(xiàn)至少 95 %的偏航容差是分布在 177。 1NM 范圍內(nèi)。 . 在他的文章中描述了在 RNP RNAV規(guī)范下的橫向偏離的概率模型 , 并推導(dǎo)出計(jì)算橫向偏離概率的公式 , 最后給出一個橫向偏離最保守的估計(jì)值。 Bassett. F. W. 1985 年對 FAA (聯(lián)邦航空局 ) 的 VOR (甚高頻全向信標(biāo) ) 、 DME (測距儀 ) 等導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋做了處理 , 給出了新的覆蓋圖表 , 雖然他的圖表有缺陷 , 但在目前 FAA中仍是最好的。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國 在區(qū)域?qū)Ш降募夹g(shù)應(yīng)用方面已經(jīng)進(jìn)行了以下嘗試： (1)20xx年 2月，天津?yàn)I海國際機(jī)場成功試飛區(qū)域?qū)Ш匠绦颍? (2)20xx年 6月，北京首都國際機(jī)場成功試飛區(qū)域?qū)Ш匠绦颍? (3)20xx年 1月 18日，廣州白云國際機(jī)場進(jìn)近區(qū)域成功試飛區(qū)域?qū)Ш匠绦颍? (4) 西藏自治區(qū)境內(nèi)， 中國民航總局與美國 Naverus公司簽訂協(xié)議，由 Naverus負(fù)責(zé)完成拉薩和林芝機(jī)場的飛行程序設(shè)計(jì)和評估工作。 拉薩貢嘎機(jī)場至林芝機(jī)場間已實(shí)施區(qū)域?qū)Ш剑?(5)20xx年 6月區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟诒本┦锥紘H機(jī)場成功的試飛，驗(yàn)證了新程序的可用性。另外， 20xx年 7月 2日 22時 30分，北京終端區(qū)區(qū)域?qū)Ш秸竭M(jìn)入試運(yùn)行。 20xx年 7月 2日晚，北京終端管制區(qū)共有 7個航班使用了 RNAV離港程序，均飛行路徑準(zhǔn)確，其最大偏航值不大于 ，滿足 RNAV運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。以上機(jī)場的成功試飛，證明了在我國實(shí)施區(qū)域?qū)Ш?， 在技術(shù)上是完全可行的，既為我國實(shí)施區(qū)域?qū)Ш降募夹g(shù)可行性提供了證明，也為區(qū)域?qū)Ш?向全國各機(jī)場進(jìn)一步推廣積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 國內(nèi)對 RNP/RNAV的研究起步較晚，但在地理坐標(biāo)、導(dǎo)航精度、飛行程序設(shè)計(jì)等方面的研究也取得一定的進(jìn)展。在飛行程序方面劉渡輝 [4]在其碩士論文中介紹了區(qū)域?qū)Ш降幕咎攸c(diǎn)，國內(nèi)外區(qū)域?qū)Ш斤w行程序設(shè)計(jì)和實(shí)施的現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃，指明了區(qū)域?qū)Ш? 6 是未來飛行程序的發(fā)展趨勢。分析了區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)根據(jù)指令區(qū)域?qū)Ш竭M(jìn)近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)介紹了區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟O(shè)計(jì)中特有的基本概念、常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、超障標(biāo)準(zhǔn)。西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院的劉渡輝、帥斌、中國民航飛行學(xué)院飛行技術(shù)學(xué)院的王大海、蘇彬等提出利 用空地一體化的網(wǎng)絡(luò)模擬飛行與管制環(huán)境進(jìn)行仿真的新思路。通過大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟跍p少飛行誤差、縮短飛行時間和距離、提高飛行安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的效果，提出了航路區(qū)域?qū)Ш匠绦蛟O(shè)計(jì)仿真的方法、思路，同時，設(shè)計(jì)并分析成都飛麗江的區(qū)域?qū)Ш胶铰?[5]。 在航路導(dǎo)航方面， 針對京滬航路，韓松臣等在總結(jié) Reich模型和相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，對未來京滬平行區(qū)域?qū)Ш胶铰返慕ㄗh系統(tǒng)的側(cè)向間隔確定、碰撞風(fēng)險(xiǎn)問題及 2種方案下的管制員干預(yù)情況進(jìn)行了分析研究，通過分析肯定了平行航路間隔為的安全性 ；在導(dǎo)航精度研究方面， 隋東等在國際民航組 織的 DME/DME導(dǎo)航精度計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國國情，考慮了 WGS84 坐標(biāo)與 BJ54坐標(biāo)之間的坐標(biāo)誤差，修正了 XTT和 ATT的計(jì)算方法 ， 借助 MapInfo 工具軟件，確定了京滬區(qū)域?qū)Ш狡叫泻铰返?DME/DME 定位有效區(qū)域 ； 左凌等也結(jié)合京滬平行航路所采用的航路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對區(qū)域?qū)Ш骄扰c有效覆蓋范圍進(jìn)行計(jì)算分析，將高精度航空地理信息數(shù)據(jù)與 MapInfo配合使用，分析出沿航路各DME/DME 的有效覆蓋范圍和可實(shí)施區(qū)域?qū)Ш降膮^(qū)域，得出在不增加地面導(dǎo)航設(shè)施的情況下，京滬航路周圍區(qū)域是可以實(shí)施以 DME/DME為導(dǎo)航設(shè)備的方式，航路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為 RNAV/RNP4的平行區(qū)域?qū)Ш胶铰?[6]。民航飛行學(xué)院飛行技術(shù)學(xué)院的魏光興和方學(xué)東提出了一個基于 RNP 優(yōu)化航線結(jié)構(gòu)的方法，使航線結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)匹配，推導(dǎo)了基于橢球和 WGS84 地球模型的航線方程。中國民航大學(xué)杜實(shí)通過比較各種條件下 VOR 與 RNP 航路保護(hù)區(qū)的導(dǎo)航性能與包容值，從與 RNP 的概念與運(yùn)行規(guī)范的結(jié)合中研究航路保護(hù)空域在 RNP 運(yùn)行中的變化關(guān)系。這些研究為區(qū)域?qū)Ш皆谖覈膶?shí)際應(yīng)用提供了保障與理論基礎(chǔ)。 目前國內(nèi)關(guān)于區(qū)域?qū)Ш街嘘懟鶎?dǎo)航誤差分析的 研究相對比較少，多數(shù)都在進(jìn)行 GPS的誤差分析。現(xiàn)在，我國廣泛采用美國軍方的 GPS，這有很大風(fēng)險(xiǎn)，尤其是用在軍事裝備上，一旦國際風(fēng)云突變，外交關(guān)系激化，主權(quán)國可采取很多技術(shù)措施使我國依賴其 GPS來定位的裝備全部癱瘓或是喪失工作能力。在我國還沒有建成星載系統(tǒng)的情況下，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不應(yīng)作為唯一的導(dǎo)航手段，尤其是不能過分依賴 GPS，應(yīng)該重視發(fā)展自主的陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，因此實(shí)行區(qū)域?qū)Ш绞潜匾?。隨著航空運(yùn)輸?shù)目焖僭鲩L，中國的主 7 要航路、機(jī)場的飛行量增長迅速，機(jī)場、航路的擁擠和飛行人員、管制人員的工作負(fù)荷顯著增加，提高 飛行效率和航空設(shè)施資源利用率的需求越來越迫切。 RNAV技術(shù)的應(yīng)用，對中國民航未來的導(dǎo)航設(shè)施建設(shè)、航路結(jié)構(gòu)和終端區(qū)運(yùn)行都將產(chǎn)生重大影響?，F(xiàn)階段，考慮到我國現(xiàn)有的導(dǎo)航設(shè)施布局和衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用政策等因素，基于 VOR/DME和DME/DME的 RNAV是中國目前主要使用的導(dǎo)航方式。我國將以陸基導(dǎo)航系統(tǒng)為主，逐步實(shí)施并推廣 RNP/RNAV，在航路上，建設(shè)、優(yōu)化陸基航路導(dǎo)航設(shè)施，實(shí)現(xiàn)以 VOR/DME、DME/DME架構(gòu)為基礎(chǔ)的 RNAV5航路運(yùn)行方式；將以 DME/DME為基礎(chǔ)，支持基于陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的 RNAV2航路運(yùn)行方式 。 目前國內(nèi)對區(qū)域?qū)Ш街嘘懟鶎?dǎo)航誤差估計(jì)方面的研究有：南京航空航天大學(xué)的隋東、王煒、左凌在《交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息》上發(fā)表名為《基于 DME/DME的區(qū)域?qū)Ш胶铰穼?dǎo)航性能評估方法》，在本文中對京滬區(qū)域?qū)Ш狡叫泻铰返?DME/DME導(dǎo)航性能進(jìn)行了分析，在國際民航組織 DME/DME導(dǎo)航精度計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，考慮到我國地理坐標(biāo)系的特點(diǎn)，修正了導(dǎo)航精度計(jì)算方法。北京航空航天大學(xué)在空管委科研課題《我國區(qū)域?qū)Ш綉?yīng)用技術(shù)可行性研究報(bào)告》中也提到了關(guān)于 VOR/DME及 DME/DME兩種導(dǎo)航方式的導(dǎo)航精度計(jì)算方法。 目前國內(nèi) 對于這兩種導(dǎo)航方式的導(dǎo)航誤差計(jì)算主要也是參照 ICAO(國際民航組織 ) 的 Doc 8168 的標(biāo)準(zhǔn) ,都采用平方和根公式來進(jìn)行導(dǎo)航誤差計(jì)算。 論文研究內(nèi)容和方案 在區(qū)域?qū)Ш街?，?dǎo)航系統(tǒng) VOR 和 DME 均提供運(yùn)載體的平面導(dǎo)航，因此在本課題中我們可以用誤差橢圓的方法分別對 VOR/DME、 DME/DME 兩種陸基導(dǎo)航方式進(jìn)行實(shí)時誤差估計(jì)。 研究內(nèi)容包括： 分別對兩種陸基導(dǎo)航方式 VORDME、 DMEDME 系統(tǒng)的測量誤差進(jìn)行分析，然后對其定位誤差進(jìn)行實(shí)時誤差分析。 根據(jù)課題的