淺談中國民航新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

李鳳鳴　陳晨

摘 要：該文簡要介紹了中國民航主推的幾項(xiàng)新技術(shù)—— PBN、HUD、ADS-B、GLS、EFB、衛(wèi)星通信、北斗、航班追蹤，肯定了新技術(shù)在提升運(yùn)行效率、改善航班正點(diǎn)率、提高飛行安全水平方面的重要作用，分析了新技術(shù)的最新應(yīng)用情況，并闡述了新技術(shù)的發(fā)展計(jì)劃。

關(guān)鍵詞：新技術(shù) PBN HUD ADS-B GLS EFB 追蹤監(jiān)控

中圖分類號(hào)：V2.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（b）-0061-03

黨的十八大報(bào)告提出，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略?？萍紕?chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置。民航的發(fā)展應(yīng)把握好提升運(yùn)行品質(zhì)與強(qiáng)化科技支撐的關(guān)系?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，也是保證飛行安全的最有效手段之一。新技術(shù)本身就是創(chuàng)新，新技術(shù)的應(yīng)用推廣就是發(fā)展理念創(chuàng)新的實(shí)踐過程。新技術(shù)不僅包含扮演革命性創(chuàng)新角色的航行新技術(shù)，也包含需要延續(xù)性創(chuàng)新從而更好地適應(yīng)未來發(fā)展的已有技術(shù)和手段。目前，我國民航業(yè)正處于快速發(fā)展時(shí)期，在新技術(shù)應(yīng)用方面具有廣闊前景。

中國民航新技術(shù)應(yīng)用歷經(jīng)多年發(fā)展，已進(jìn)入一個(gè)整體推進(jìn)的新階段。在組織架構(gòu)上，中國民航局（CAAC）于2014年底成立航行新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展工作委員會(huì)，切實(shí)強(qiáng)化對中國民航航行新技術(shù)建設(shè)及應(yīng)用工作的整體領(lǐng)導(dǎo)和系統(tǒng)把握。將基于性能的導(dǎo)航（PBN）、平視顯示器（HUD）、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）、衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GLS）等確定為近期重點(diǎn)推行的4項(xiàng)新技術(shù)。在工作理念上，通過文件和領(lǐng)導(dǎo)講話，灌輸相應(yīng)的思想，提出“加快實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，系統(tǒng)推進(jìn)中國民航飛行運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變”總體要求，以更加積極進(jìn)取的心態(tài)推廣新技術(shù)，銳意進(jìn)取，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)從“局方主導(dǎo)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮局鲃?dòng)”。同時(shí)，CAAC強(qiáng)調(diào)要把新技術(shù)應(yīng)用的著眼點(diǎn)和落腳點(diǎn)放在提高民航安全水平和服務(wù)質(zhì)量上來，做到成熟的要深化，不足的要補(bǔ)上，正在發(fā)展的要抓緊。

1 各新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展簡介

1.1 基于性能的導(dǎo)航（PBN）

基于性能的導(dǎo)航（Performance Based Navigation，PBN）是國際民航組織（ICAO）提出的一種新型飛行運(yùn)行方式和空中交通管理概念，對民航實(shí)現(xiàn)持續(xù)安全、增加空域容量、減少地面導(dǎo)航設(shè)施投資、提高節(jié)能減排和環(huán)保效果等具有重要作用，是我國民航建設(shè)新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的核心技術(shù)之一[1]。2009年中國民航發(fā)布了《基于性能的導(dǎo)航實(shí)施路線圖》，明確了中國民航從2009—2025年期間實(shí)施PBN的政策和總體工作計(jì)劃。從2010年起，中國民航以九寨機(jī)場為例，開始推行公共RNP的概念，2013年在該機(jī)場強(qiáng)制實(shí)施RNP AR運(yùn)行，九寨機(jī)場因此實(shí)現(xiàn)了雙向起降，航班正常性同比提高13.9%，達(dá)到90.4%。目前，中國民航具有頒證運(yùn)輸機(jī)場215個(gè)，截至2015年底，176個(gè)運(yùn)輸機(jī)場具備PBN程序，101個(gè)運(yùn)輸機(jī)場全面實(shí)現(xiàn)PBN運(yùn)行。預(yù)計(jì)到2016年底，具備PBN程序的機(jī)場將達(dá)到203個(gè)，全面實(shí)現(xiàn)PBN運(yùn)行的機(jī)場將達(dá)到160個(gè)。

1.2 平視顯示器（HUD）

HUD（Head-Up Display），即平視顯示器，是由一塊經(jīng)過特殊處理的平視鏡、頭頂投影儀、計(jì)算機(jī)、顯示面板組成，與飛機(jī)的儀表著陸系統(tǒng)接收機(jī)、飛行管理系統(tǒng)（FMS）、高度和速度表、飛行控制系統(tǒng)、機(jī)載防撞系統(tǒng)（TCAS）、風(fēng)切變告警（GPWS）等系統(tǒng)相連。飛行員無需頻繁地抬頭或低頭就能夠看到他所需要的飛行參數(shù)，對提升飛行品質(zhì)和飛行安全具有重要的意義[2]。2012年中國民航發(fā)布了《平視顯示器應(yīng)用發(fā)展路線圖》，詳細(xì)描述了HUD的發(fā)展計(jì)劃，提出了總體的戰(zhàn)略目標(biāo)與時(shí)間節(jié)點(diǎn)。2015年11月10日、12日、14日，濟(jì)南、青島機(jī)場受大霧影響。山航啟用基于HUD設(shè)備的RVR200米運(yùn)行程序，順利保障25個(gè)航班準(zhǔn)時(shí)出港；3 d內(nèi)共累計(jì)借助HUD設(shè)備起降38班次，航班平均正點(diǎn)率提升10%。截至2015年底，中國民航具備HUD設(shè)備的飛機(jī)超過300架，已有20個(gè)機(jī)場具備了HUD特殊I類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，著陸最低標(biāo)準(zhǔn)由原來的DH60/RVR550降低到DH45/RVR450米，3個(gè)機(jī)場具備了HUD特殊II類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)（DH30/RVR350米）和RVR200米起飛標(biāo)準(zhǔn)。2016年，中國民航將在62個(gè)機(jī)場公布HUD特殊I類標(biāo)準(zhǔn)（DH45米/RVR450米）；在4個(gè)機(jī)場（上海/虹橋、鄭州/新鄭、海口/美蘭、貴陽/龍洞堡）公布HUD特殊II類標(biāo)準(zhǔn)（DH30/RVR350米）。

1.3 ADS-B應(yīng)用

廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）是一種基于衛(wèi)星定位和地/空數(shù)據(jù)鏈通信的監(jiān)視技術(shù)，是監(jiān)視技術(shù)的主要發(fā)展方向，是未來“自由”飛行的奠基石。ADS-B技術(shù)在空中交通管制、飛行流量管理、空中交通監(jiān)視、場面活動(dòng)監(jiān)視、飛行信息共享和航空公司運(yùn)行控制等方面必然具有廣泛的應(yīng)用前景[3]。中國民航自1998年以來，陸續(xù)完成了中國民航飛行學(xué)院及民航大學(xué)朝陽飛行學(xué)院ADS-B應(yīng)用、東航在加拿大哈德遜灣空域ADS-B驗(yàn)證飛行以及成都-九寨、成都-拉薩、南中國海航路ADS-B試驗(yàn)運(yùn)行等項(xiàng)目，積極推進(jìn)ADS-B的應(yīng)用與實(shí)施。2009年10月，中國民航發(fā)布的《中國民航基于性能的導(dǎo)航實(shí)施路線圖》中提出基于性能的導(dǎo)航（PBN）與自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS）技術(shù)融合的總體要求。2012年11月發(fā)布的《中國民用航空ADS-B實(shí)施規(guī)劃》規(guī)劃明確了ADS-B實(shí)施的指導(dǎo)思想、基本原則、總體目標(biāo)、階段規(guī)劃與技術(shù)方案，提出了推進(jìn)ADS-B建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)的政策措施。2015年11月修訂并發(fā)布了《中國民用航空ADS-B實(shí)施規(guī)劃》，計(jì)劃在2020年底實(shí)現(xiàn)全空域ADS-B OUT的全面運(yùn)行。與此將配套開展航空公司使用ADS-B 1090ES的適航和運(yùn)行批準(zhǔn)政策的修訂發(fā)布、ADS-B機(jī)載設(shè)備加改裝等工作，并適時(shí)開展ADS-B IN技術(shù)驗(yàn)證。

1.4 衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GLS）

衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GBAS landing system，GLS），是一種基于GBAS導(dǎo)航性能增強(qiáng)的衛(wèi)星著陸系統(tǒng)，包括實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)近和著陸的GBAS系統(tǒng)，以及與之相關(guān)的航空器功能。一套GLS設(shè)備可同時(shí)滿足多個(gè)進(jìn)近程序的使用需求，且具有設(shè)備場地環(huán)境要求低、信號(hào)穩(wěn)定、建設(shè)和運(yùn)行成本低、使用靈活等運(yùn)行優(yōu)勢，可進(jìn)一步彌補(bǔ)PBN在精密進(jìn)近及低能見度運(yùn)行方面的不足，具有廣闊的應(yīng)用前景[4]。2013年底啟動(dòng)浦東機(jī)場試點(diǎn)工作，2014年陸續(xù)完成GLS地面設(shè)備選址、頻率協(xié)調(diào)、飛機(jī)改裝及飛行員培訓(xùn)等工作。2015年4月29日，在上海浦東國際機(jī)場順利完成了中國民航首次衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GLS）演示驗(yàn)證飛行。東航B6923號(hào)A321飛機(jī)和山東航空公司B5650號(hào)B737飛機(jī)參加了演示驗(yàn)證。2015年12月，中國民航正式發(fā)布了《衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GLS）運(yùn)行批準(zhǔn)指南》（AC-121-FS-2015-129）。

1.5 電子飛行包（EFB）

電子飛行包（Electronic Flight Bag，EFB）是一種主要用于駕駛艙或客艙的電子信息管理和顯示系統(tǒng)，能顯示多種航空信息數(shù)據(jù)或進(jìn)行基本的計(jì)算。EFB替代了紙質(zhì)資料，使信息管理和使用更加方便、準(zhǔn)確、完整和靈活；而且實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)性能計(jì)算，能夠在機(jī)組自我簽派、空中性能計(jì)算、應(yīng)對起飛前性能調(diào)整方面提供更為準(zhǔn)確、優(yōu)化的結(jié)果；同時(shí)通過與航空公司現(xiàn)有信息系統(tǒng)的整合，實(shí)現(xiàn)了飛行運(yùn)行各部門信息的實(shí)時(shí)共享[5]。2009年10月，中國民航發(fā)布了《電子飛行包（EFB）的適航和運(yùn)行批準(zhǔn)指南》咨詢通告和《電子飛行包的運(yùn)行批準(zhǔn)管理程序》管理程序，同時(shí)不斷加強(qiáng)與FAA、EASA以及波音、空客飛機(jī)制造廠家的政策交流和合作，積極引導(dǎo)并推動(dòng)中國民航EFB應(yīng)用。目前，中國民航EFB應(yīng)用進(jìn)入了快速通道。已有近半數(shù)的運(yùn)輸航空公司開展EFB應(yīng)用，其中國航、東航、南航、海航、廈航、川航、春秋航、祥鵬航、東航云南、國貨航、中貨航、順豐航、首都航公務(wù)機(jī)、東方公務(wù)機(jī)等14家航空公司已在B747、B777、B787、B757、B737、A380，A330、A320、GV、G450、G550等機(jī)型完成1級(jí)或3級(jí)EFB補(bǔ)充審定并投入實(shí)際運(yùn)行。

1.6 衛(wèi)星通信應(yīng)用

衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面控制服務(wù)主站、移動(dòng)交換系統(tǒng)以及用戶終端等部分組成，用戶終端發(fā)起的信息通過無線信號(hào)傳遞給在軌衛(wèi)星，之后轉(zhuǎn)接到地面主站，再由地面主站解碼后，移動(dòng)交換系統(tǒng)根據(jù)呼叫信息地址將信息傳送至網(wǎng)絡(luò)被叫用戶，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。為推動(dòng)航空公司加快運(yùn)行控制衛(wèi)星通信能力建設(shè)，建立起有效的內(nèi)部、外部和陸空雙向通信系統(tǒng)，2013年中國民航下發(fā)了《航空公司運(yùn)行控制衛(wèi)星通信應(yīng)用政策》，要求各運(yùn)輸航空公司充分利用現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術(shù)，在每架飛機(jī)與運(yùn)行控制中心之間建立及時(shí)、可靠的語音通信聯(lián)系，并明確了3階段實(shí)施時(shí)間表，最終在2017年底前實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸類飛機(jī)使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)與運(yùn)控中心在4 min內(nèi)建立語音通信的目標(biāo)。截止2015年底，各運(yùn)輸航空公司共計(jì)35%飛機(jī)具備了衛(wèi)星通信能力。

1.7 北斗導(dǎo)航

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是典型的軍民兩用大型空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。北斗民航應(yīng)用示范項(xiàng)目“新一代國家空中交通管理系統(tǒng)典型示范工程”作為北斗應(yīng)用推廣與產(chǎn)業(yè)化行業(yè)示范類項(xiàng)目，列入了中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項(xiàng)實(shí)施方案。2015年6月26日，中國民航在西安召開北斗民航應(yīng)用研討會(huì)，明確了北斗應(yīng)用推廣的整體政策，按照“先行先試”的原則，率先在通用航空領(lǐng)域推廣北斗應(yīng)用，開展數(shù)據(jù)搜集和經(jīng)驗(yàn)積累。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球進(jìn)程的深入，將北斗應(yīng)用逐步推廣至運(yùn)輸航空領(lǐng)域。

1.8 航空器追蹤監(jiān)控

2014年3月馬航MH370失聯(lián)事件在全球引發(fā)了極大震動(dòng)，對民航安全管理工作提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國際業(yè)界對此開展了廣泛交流與合作，2015年11月，ICAO采納了其航空器追蹤實(shí)施行動(dòng)指導(dǎo)委員會(huì)（NATII SC）提出的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建議措施，強(qiáng)制要求航空運(yùn)營人在2018年11月8日前實(shí)現(xiàn)對其海洋區(qū)域運(yùn)行至少每15 min通過自動(dòng)報(bào)告對航空器位置進(jìn)行追蹤。

目前，中國民航約有97%的運(yùn)輸飛機(jī)已安裝了航空器通信尋址報(bào)告系統(tǒng)（ACARS），因此，現(xiàn)階段使用ACARS位置報(bào)告對國際航班及運(yùn)行于偏遠(yuǎn)地區(qū)的航班實(shí)施例行航空器追蹤監(jiān)控的硬件條件已經(jīng)具備。為全面提升中國民航航空器全球追蹤監(jiān)控能力，中國民航局（CAAC）提出了實(shí)現(xiàn)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空器追蹤監(jiān)控體系建設(shè)“三步走”計(jì)劃。第一步即2016年底前，利用航空器通信尋址報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）位置報(bào)告功能，完善我國航空器追蹤系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)全民航運(yùn)輸飛機(jī)的全球軌跡監(jiān)控；第二步即2017年底前，完成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)備在航空器追蹤監(jiān)控中的方案研究，基本實(shí)現(xiàn)通用航空器北斗衛(wèi)星的實(shí)時(shí)監(jiān)控；第三步即2025年底前，初步建成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空器安全監(jiān)控體系。2016年5月，CAAC下發(fā)了《航空承運(yùn)人例行航空器追蹤監(jiān)控實(shí)施指南》（征求意見稿），下一步將實(shí)施航空器追蹤監(jiān)控區(qū)域演示驗(yàn)證工作；預(yù)計(jì)將于2016年底前下發(fā)正式咨詢通告《航空承運(yùn)人例行航空器追蹤監(jiān)控實(shí)施指南》。

2 結(jié)語

新技術(shù)是提高運(yùn)行效率、提升飛行品質(zhì)，改善航班正常、提高安全水平的關(guān)鍵支撐，是實(shí)現(xiàn)民航可持續(xù)發(fā)展的有力保障。新技術(shù)應(yīng)用的不斷深入將會(huì)為中國民航帶來豐厚的收益和長遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國民用航空局.中國民航基于性能的導(dǎo)航實(shí)施路線圖[Z].2009.

[2] 劉小磊.民航領(lǐng)域HUD技術(shù)淺析[J].科技資訊，2014（13）：228.

[3] 中國民用航空局.中國民用航空ADS-B實(shí)施規(guī)劃[Z].2015.

[4] 中國民用航空局.衛(wèi)星著陸系統(tǒng)（GLS）運(yùn)行批準(zhǔn)指南[Z].AC-121-FS-2015-129，2015.

[5] 中國民用航空局.電子飛行包的適航與運(yùn)行批準(zhǔn)指南[Z].AC-121-FS-2009-31，2009.