rnp rnav в чем разница

Требуемые навигационные характеристики RNP

Определение

Точность навигации

Системы зональной навигации (RNAV) и RNP в основном схожи. Основное различие между ними заключается в необходимости мониторинга и оповещения о производительности на борту. Навигационная спецификация, которая включает в себя требования для мониторинга и оповещения о производительности на борту, называется спецификацией RNP. Те спецификации, которые не имеют таких требований называется спецификацией RNAV. Поэтому, если радиолокационный контроль не предусмотрен УВД, пилот должен самостоятельно проконтролировать безопасность навигации по местности и вместо RNAV должен использоваться RNP.

RNP также относится к уровню производительности, необходимому для конкретной процедуры или конкретного блока воздушного пространства. Значение RNP, равное 10, означает, что навигационная система должна иметь возможность рассчитывать свое положение с точностью до квадрата с поперечным размером 10 морских миль. Значение RNP, равное 0,3, означает, что навигационная система воздушного судна должна иметь возможность рассчитывать свое положение с точностью до квадрата с поперечным размером 3/10 морской мили. Различия в этих системах обычно являются следствием избыточности бортовой навигационной системы.

Некоторое океаническое воздушное пространство имеет значение RNP, равное 4 или 10. Уровень RNP, на который способен летательный аппарат, определяет необходимое разницу между воздушными судами в отношении расстояния. Повышенная точность бортовых систем RNP представляет собой значительное преимущество для традиционных нерадиолокационных сред, поскольку число воздушных судов, которые могут вписаться в объем воздушного пространства на любой заданной высоте, представляет собой квадрат числа требуемого эшелонирования; то есть, чем ниже значение RNP, тем ниже требуемые стандарты эшелонирования по расстоянию и, в целом, больше воздушных судов может вписаться в объем воздушного пространства без потери требуемого эшелонирования. Это не только главное преимущество для операций воздушного движения, но и предоставляет большую возможность экономии средств для авиакомпаний, летающих над океанами, благодаря менее строгой маршрутизации.

История

RNP были введены в PANS-OPS (документ ICAO Doc 8168), который стал применяться в 1998 году.

В 1996 году авиакомпания Alaska Airlines стала первой авиакомпанией в мире, применившей RNP с заходом на посадку вниз по каналу Гастино в Джуно, Аляска. Капитан авиакомпании Аляски Стив Фултон и капитан Хэл Андерсон разработали более 30 подходов RNP для операций авиакомпании на Аляске. В 2005 году Alaska Airlines стала первой авиакомпанией, которая использовала RNP в Национальном аэропорту Рейгана, чтобы избежать заторов. В апреле 2009 года Alaska Airlines стала первой авиакомпанией, получившей одобрение от FAA для проверки RNP.

С 2009 года регулирующие органы в Перу, Чили и Эквадоре внедрили более 25 процедур захода на посадку по RNP AR, разработанных совместно с LAN Airlines. Преимущества включали сокращение выбросов парниковых газов и улучшенный доступ к аэропортам, расположенным в гористой местности. Использование подходов RNP AR в Куско, недалеко от Мачу-Пикчу, сократило отмены из-за плохой погоды на 60 процентов на рейсах, выполняемых по локальной сети.

В октябре 2011 года Boeing, Lion Air и Индонезийский генеральный директорат гражданской авиации выполнили проверочные полеты для проверки индивидуальных процедур RNP AR в двух аэропортах с вызовами на местности, в Амбоне и Манадо, Индонезия. Они выступили в качестве пионеров использования точной навигационной технологии RNP в Юго-Восточной Азии.

Описание и предназначение

Текущие конкретные требования системы RNP включают в себя:

Способность следовать желаемому наземному маршруту с надежностью, повторяемостью и предсказуемостью, включая кривые пути;

В местах, где для вертикального наведения включены вертикальные профили, используются вертикальные углы или ограничения высоты для определения желаемой вертикальной траектории.

Возможности мониторинга производительности и оповещения могут предоставляться в различных формах в зависимости от установки системы, архитектуры и конфигураций, включая:

отображение и индикацию как требуемой, так и расчетной производительности навигационной системы;

мониторинг работы системы и оповещение экипажа о несоблюдении требований RNP;

дисплеи отклонения между полосами, масштабированные до RNP, в сочетании с отдельным мониторингом и оповещением о целостности навигации.

Система RNP использует свои навигационные датчики, архитектуры и режимы работы для удовлетворения требований спецификации навигации RNP. Требования RNP могут ограничивать режимы эксплуатации воздушного судна, например, для низкой RNP, где техническая ошибка полета (FTE) является существенным фактором, и ручной полет может быть запрещен. Установка двойной системы/датчика также может потребоваться в зависимости от предполагаемой операции или необходимости.

Мониторинг производительности и требования к оповещению

Требования к мониторингу производительности и предупреждению для RNP 4, Basic-RNP 1 и RNP APCH имеют общую терминологию и применение. Каждая из этих спецификаций включает требования к следующим характеристикам:

Точность: Требование к точности определяет 95% суммарную погрешность системы (TSE) для тех величин, где задано требование к точности. Требование к точности соответствует навигационным спецификациям RNAV и всегда равно значению точности. Уникальным аспектом навигационных спецификаций RNP является то, что точность является одной из характеристик производительности, которая отслеживается на 100%;

Неисправности самолета: Неисправность бортового оборудования учитывается в правилах летной годности. Неисправности классифицируются по степени влияния уровня самолета, и система проектируется таким образом, чтобы снизить вероятность сбоя или смягчить его последствия. Требования к характеристикам неисправностей воздушных судов не являются уникальными для навигационных спецификаций RNP;

Сбои сигналов в пространстве: Характеристики сигнала в пространстве навигационных сигналов являются обязанностью Национального агентства разведки.

Применение мониторинга производительности

Хотя TSE (оборудование для безопасности на транспорте) может значительно меняться со временем по ряду причин, навигационные спецификации RNP обеспечивают гарантию того, что распределение TSE остается подходящим для конкретной операции.

По этой причине важны оперативные процедуры для мониторинга FTE.

Области деятельности

Океаническое и удаленное континентальное воздушное пространство

Океаническое и удаленное континентальное воздушное пространство в настоящее время обслуживается двумя навигационными приложениями, RNAV 10 и RNP 4. Оба в основном используют GNSS для поддержки навигационного элемента воздушного пространства. В случае RNAV 10 никакой формы наблюдения ОВД не требуется. В случае RNP 4 используется контракт ADS (ADS-C);

Терминальное воздушное пространство: прилет и вылет

Существующие концепции воздушного пространства терминала, которые включают в себя прилет и вылет, они поддерживаются приложениями RNAV. В настоящее время они используются в Европейском регионе и США. Европейское приложение RNAV воздушного пространства терминала известно как P-RNAV (Precision RNAV). Хотя спецификация RNAV 1 разделяет общую точность навигации с P-RNAV, эта региональная спецификация навигации не удовлетворяет всем требованиям спецификации RNAV 1.

Начиная с 2008 года, приложение воздушного пространства терминала Соединенных Штатов, ранее известное как US RNAV Type B, было приведено в соответствие с концепцией PBN и теперь называется RNAV 1. Базовый RNP 1 был разработан главным образом для применения в нерадиолокационном воздушном пространстве терминала с низкой плотностью. Ожидается, что в будущем будет разработано больше приложений RNP как для полетов на маршруте, так и для воздушного пространства терминала.

Источник

Навигация, основанная на характеристиках ( PBN ) ИКАО, указывает, что требования к характеристикам систем бортовой навигации (RNP) и зональной навигации (RNAV) должны быть определены с точки зрения точности, целостности, готовности, непрерывности и функциональности, необходимых для предлагаемых операций в контексте конкретное воздушное пространство, если оно поддерживается соответствующей навигационной инфраструктурой.

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

Исторически сложилось так, что навигационные характеристики воздушного судна определялись непосредственно в терминах датчиков (навигационных маяков и / или путевых точек ). Навигационная спецификация, которая включает дополнительные требования к мониторингу бортовых навигационных характеристик и предупреждению, называется спецификацией требуемых навигационных характеристик (RNP). Спецификация, не имеющая таких требований, называется спецификацией зональной навигации (RNAV).

Требования к характеристикам определены в навигационных спецификациях, которые также определяют выбор навигационных датчиков и оборудования, которые могут использоваться для удовлетворения требований к характеристикам. В навигационных спецификациях содержится конкретное руководство по реализации, чтобы облегчить глобальную гармонизацию.

В рамках PBN общие навигационные требования сначала определяются на основе эксплуатационных требований. Затем власти гражданской авиации оценивают варианты в отношении доступных технологий и навигационных услуг. Выбранное решение было бы наиболее рентабельным для полномочного органа гражданской авиации, в отличие от решения, устанавливаемого как часть эксплуатационных требований. Технология может развиваться со временем, не требуя пересмотра самой операции, если требуемые характеристики обеспечиваются системой RNAV или RNP.

PBN предлагает ряд преимуществ по сравнению с методом определения воздушного пространства и критериев пролета препятствий на основе конкретных датчиков:

Методы и спецификации зональной навигации начали развиваться на региональном уровне без общего руководства ИКАО. Следовательно, это означает, что термины и определения, такие как «RNAV» и «RNP», имеют несколько разные значения в разных регионах мира, и даже другие термины могут использоваться на местном уровне. Примером этого является термин «P-RNAV» (Precision RNAV), который до сих пор используется в Европе (2019 г.), который в других местах называется «RNAV 1».

Термины RNAV и RNP ранее использовались с небольшими функциональными различиями. RNP требовал определенного уровня характеристик, но не пытался определить, как это должно быть гарантировано.

Влияние на планирование воздушного пространства

Навигационные характеристики, требуемые от системы RNAV, являются частью навигационной спецификации. Для определения минимумов эшелонирования и разноса маршрутов специалисты по планированию воздушного пространства полностью используют ту часть навигационных спецификаций, которая описывает характеристики, требуемые от системы RNAV. Специалисты по планированию воздушного пространства также используют требуемые характеристики (точность, целостность, доступность и непрерывность) для определения разноса маршрутов и минимумов эшелонирования.

Ожидается, что в воздушном пространстве с процедурным управлением минимумы эшелонирования и разнесение маршрутов, указанные в спецификациях RNP, принесут больше преимуществ, чем те, которые основаны на спецификациях RNAV. Это связано с тем, что бортовая функция мониторинга характеристик и оповещения может уменьшить отсутствие службы наблюдения ОВД, предоставляя альтернативные средства снижения риска.

Переход на PBN

Ожидается, что все будущие приложения RNAV и RNP будут определять требования к навигации посредством использования технических характеристик, а не определения конкретных навигационных датчиков.

Сфера

Бортовой мониторинг производительности и оповещение

Системы RNP обеспечивают повышение целостности полетов. Это может позволить более близкое расстояние между маршрутами и может обеспечить достаточную целостность, позволяющую использовать только системы RNAV для навигации в конкретном воздушном пространстве. Таким образом, использование систем RNP может дать значительные преимущества в области безопасности полетов, эксплуатации и эффективности.

Бортовой контроль характеристик и оповещение позволяют летному экипажу определять, удовлетворяет ли система RNP навигационным характеристикам, требуемым в навигационной спецификации. Бортовой контроль характеристик и оповещение относятся как к боковым, так и к продольным навигационным характеристикам.

Бортовой мониторинг производительности и оповещение связаны с работой системы зональной навигации.

Специальные функции RNAV и RNP

Полеты, основанные на характеристиках, основаны на способности обеспечивать надежные, повторяемые и предсказуемые траектории полета для повышения пропускной способности и эффективности запланированных операций. Для реализации полетов, основанных на характеристиках, требуются не только функции, традиционно обеспечиваемые системой RNAV, но также могут потребоваться определенные функции для улучшения процедур, а также операций в воздушном пространстве и воздушном движении. Возможности системы для установленных траекторий с фиксированным радиусом, зоны ожидания RNAV или RNP и боковых смещений попадают в эту категорию.

Пути с фиксированным радиусом

Пути с фиксированным радиусом (FRP) имеют две формы:

Пролетные повороты

Образец удержания

Смещение траектории полета

Системы RNAV могут предоставлять возможность летному экипажу определять боковое смещение от определенного маршрута. Как правило, боковые смещения можно указывать с шагом от 1 до 20 м. Миль. Когда в системе RNAV активировано боковое смещение, воздушное судно с RNAV вылетает по заданному маршруту и ​​обычно перехватывает смещение под углом 45 ° или меньше. Когда смещение отменяется, дрон возвращается на заданный маршрут аналогичным образом. Такие смещения могут использоваться как стратегически, т.е. фиксированное смещение для длины маршрута, так и тактически, то есть временно. Большинство систем RNAV прекращают смещения в районе аэродрома или в начале схемы захода на посадку, в зоне ожидания RNAV или при изменении курса на 90 ° или более.

Минимальные характеристики навигации

Воздушные суда, выполняющие полеты в воздушном пространстве Северной Атлантики, должны соответствовать минимальным требованиям к навигационным характеристикам (MNPS). Спецификация MNPS была намеренно исключена из PBN из-за ее обязательного характера и из-за того, что реализация MNPS в будущем не предусмотрена.

Будущие разработки

Вероятно, что навигационные приложения будут переходить от двумерных к трехмерным / четырехмерным приложениям, хотя в настоящее время трудно определить масштабы времени и эксплуатационные требования. Следовательно, бортовой контроль характеристик и оповещение еще предстоит разработать в вертикальной плоскости (вертикальная RNP), и текущая работа направлена ​​на согласование продольных и линейных требований к характеристикам. Требования к угловым характеристикам, связанные с заходом на посадку и посадкой, будут включены в сферу применения PBN в будущем. Точно так же могут быть включены спецификации для поддержки специфичных для вертолетов навигационных требований и функциональных требований к зоне ожидания.

использованная литература

внешние ссылки

Источник

RNAV vs RNP

Airspace

Eddie sez:

So what is the difference between area navigation (RNAV) and required navigation performance (RNP)? Well that depends.

RNAV airspace generally mandates a certain level of equipment and assumes you have a 95% chance of keeping to a stated level of navigation accuracy. RNP is a part of Performance Based Navigation (PBN) which adds to the same RNAV accuracy standards a level of system monitoring and alerting. RNAV 1 and RNP 1 both say you have a 0.95 probability of staying within 1 nm of course. RNP will let you know when the probability of you staying within 2 nm of that position goes below 0.99999.

Under RNAV, the equipment used to achieve the navigation accuracy is specified. Under PBN, the Required Navigation Performance is specified and it is up to the operator to achieve that performance.

It can be confusing. Just to be clear, a few comparisons are presented.

If you would like this is a classroom format: Refresher / RNAV vs. RNP.

Figure: RNAV-1 versus RNP-1, from AC 20-138D, figures 1 and 2.

Last revision:

RNAV vs. RNP

The Big Picture

[AC 90-100A, ¶4.b.] Area Navigation (RNAV). A method of navigation which permits aircraft operation on any desired flight path within the coverage of station-referenced navigation aids or within the limits of the capability of self-contained aids, or a combination of these. For the purposes of this AC, the specified RNAV accuracy must be met 95% of the flight time.

[ICAO Doc 9613, pg. I-(iii)] RNAV systems evolved in a manner similar to conventional ground-based routes and procedures. A specific RNAV system was identified and its performance was evaluated through a combination of analysis and flight testing. For domestic operations, the initial systems used very high frequency omnidirectional radio range (VOR) and distance measuring equipment (DME) for estimating their position; for oceanic operations, inertial navigation systems (INS) were employed. These «new» systems were developed, evaluated and certified. Airspace and obstacle clearance criteria were developed based on the performance of available equipment; and specifications for requirements were based on available capabilities. In some cases, it was necessary to identify the individual models of equipment that could be operated within the airspace concerned. Such prescriptive requirements resulted in delays to the introduction of new RNAV system capabilities and higher costs for maintaining appropriate certification.

In the old days we would navigate IFR from navaid to navaid and when we had to, we would fly fix-to-fix by mentally visualizing the airspace and estimating a course to fly. How?

Then various boxes appeared that did this better than we could and «area navigation» was born. It is simply a method of navigation that allows us to fly along any desired flight path. Inertial navigation systems allowed us to do this beyond the range of navigation aids and GNSS / GPS give us access to the best navigation aid of all just about anywhere in the world.

[ICAO Doc 9613, pg. I-(iii)] Performance-based navigation (PBN). The PBN concept specifies that aircraft RNAV system performance requirements be defined in terms of the accuracy, integrity, availability, continuity and functionality, which are needed for the proposed operations in the context of a particular airspace concept. The PBN concept represents a shift from sensor-based to performance-based navigation. Performance requirements are identified in navigation specifications, which also identify the choice of navigation sensors and equipment that may be used to meet the performance requirements. These navigation specifications are defined at a sufficient level of detail to facilitate global harmonization by providing specific implementation guidance for States and operators.

Under PBN, generic navigation requirements are defined based on operational requirements. Operators then evaluate options in respect of available technology and navigation services, which could allow the requirements to be met. An operator thereby has the opportunity to select a more cost-effective option, rather than a solution being imposed as part of the operational requirements. Technology can evolve over time without requiring the operation itself to be reviewed, as long as the expected performance is provided by the RNAV system. As part of the future work of ICAO, it is anticipated that other means for meeting the requirements of the navigation specifications will be evaluated and may be included in the applicable navigation specifications, as appropriate.

Performance based navigation incorporates RNAV and adds the ability to continuously monitor the accuracy and utility of the system, alerting the pilot when the system isn’t as good as it is supposed to be.

RNAV vs. RNP

Not too long ago the terms RNP and RNAV were used interchangeably. The Performance Based Navigation (PBN) concept changed all that. In theory, RNP is a subset of RNAV. In actual practice, there is an exception given for RNP-10, which is actually another form of RNAV. (More on that below.)

Equipment Requirements

RNAV routes typically specify minimum equipment levels needed to satisfy navigation accuracy. For example:

[AC 90-100A, ¶8.b.] U.S. RNAV operations are based upon the use of RNAV equipment that automatically determines aircraft position in the horizontal plane using inputs from the following types of positioning sensors (no specific priority).

(1) Global Navigation Satellite System (GNSS) in accordance with TSO-C145a, TSO- C146a, and TSO-C129/C129a. Positioning data from other types of navigation sensors may be integrated with the GNSS data provided it does not cause position errors exceeding the total system error requirements. The use of GPS equipment approved to TSO-C129() is limited to those which include the minimum system functions specified in Appendix 3. As a minimum, integrity should be provided by ABAS. In addition, GPS stand-alone equipment should include the following additional functions:

For procedures requiring GPS and/or aircraft approvals requiring GPS, if the navigation system does not automatically alert the flight crew of a loss of GPS, the operator must develop procedures to verify correct GPS operation.

(2) DME/DME RNAV equipment complying with the criteria in appendix 1. Based on current DME availability evaluations, coverage is not sufficient to support DME/DME RNAV operations without additional IRU augmentation or using GPS.

(3) DME/DME/IRU RNAV equipment complying with the criteria in appendix 2.

True RNP, that using Performance Based Navigation, does not specify equipment but may require more than just navigation capability:

[ICAO Doc 9613, page I-(iii)] PBN offers a number of advantages over the sensor-specific method of developing airspace and obstacle clearance criteria, i.e.:

Within an airspace concept, PBN requirements will be affected by the communication, surveillance and ATM environments, the navaid infrastructure, and the functional and operational capabilities needed to meet the ATM application. PBN performance requirements also depend on what reversionary, non-RNAV means of navigation are available and what degree of redundancy is required to ensure adequate continuity of functions.

Monitoring Ground-based NAVAIDS

[AC 90-105A, ¶6.3] The pilot is not required to monitor ground-based NAVAIDs used in position updating unless specified by the Airplane Flight Manual (AFM).

Total System Error

Figure: Lateral navigation errors, from ICAO Doc 9613, figure II-A-2-1.

Total System Error (TSE) is simply a measure of how far off course the airplane can be. In RNP-1 or RNAV-1 airspace, for example, the TSE = 1. Is RNP more accurate than RNAV? No.

Looking at the figure on the top of the page, you see that both RNAV-1 and RNP-1 keep the aircraft within 1 nautical mile of centerline 95% of the flight time. The difference is that under RNP-1, the pilot is notified when the system thinks there is a greater than 0.00001 probability (.001%) that the airplane could wander outside of 2 nautical miles.

Containment

Figure: RNAV vs. RNP, from Eddie’s notes.

So what makes RNP different than RNAV?

Let’s first look at what makes them the same:

The following applies ONLY to RNP:

[ICAO Doc 9613, §II-A-2-4, ¶2.3.7] The PBN concept uses the term on-board performance monitoring and alerting instead of the term containment. This is to avoid confusion between existing uses of containment in various documents by different areas of expertise. For example:

[ICAO Doc 9613, §II-A-2-4, ¶2.3.8] The previous ICAO expressions of «containment value» and «containment distance» have been replaced by the navigation accuracy of TSE.

«On Course»

[AC 90-105A, ¶6.2] All pilots are expected to maintain centerline, as depicted by onboard lateral deviation indicators and/or flight guidance during all RNP operations described in this AC unless authorized to deviate by air traffic control (ATC) or under emergency conditions. For normal operations, the cross-track (XTK) error/deviation (the difference between the RNP system computed path and the aircraft position relative to the path) should be limited to ± the RNP value. Brief deviations from this standard (e.g., overshoots or undershoots) during track changes (flyby and flyover turns), up to a maximum of one times the RNP value are allowable.

RNAV Airspace

Basic Area Navigation (B-RNAV) — +/- 5 nm for 95% of flight time, will eventually be replaced but remains a requirement in European Civil Aviation Conference member states.

North Atlantic High Level Airspace (NAT HLA) — for now it is lateral deviation standard of 6.3 nm, used in the north Atlantic and a few other regions. It will be replaced worldwide by RNP-4 or RNP-10 by the year 2020. (The NAT HLA isn’t really RNAV or RNP, but it fits better into the RNAV category.)

Precision Area Navigation (P-RNAV) — +/- 1 nm for 95% of flight time, will eventually be replaced but remains a requirement in many parts of the world.

Required Navigation Performance-10 (RNP-10) — +/- 10 nm for 95% of the flight flight; despite the name, RNP-10 is an RNAV system without performance monitoring and alert capability. The ICAO elected to retain «RNP-10» when in fact it should be «RNAV-10» because many areas of the world adopted «RNP-10» before the RNP specification was made. The affected regions complained it would be too costly to change all the manuals and charts, so the ICAO made this exception.

RNAV-1 and RNAV-2

Figure: KLAS GRNPA ONE Arrival, from FAA Charts, KLAS SW-4, 16 Oct 2014.

[90 AC-100A, ¶4.b.] Area Navigation (RNAV). A method of navigation which permits aircraft operation on any desired flight path within the coverage of station-referenced navigation aids or within the limits of the capability of self-contained aids, or a combination of these. For the purposes of this AC, the specified RNAV accuracy must be met 95% of the flight time.

RNP Airspace

Required Navigation Performance-4 (RNP-4) — +/- 4 nm for 95% of flight time plus integrity, continuity, performance and alerting requirements. Intended for oceanic and remote operations.

There is more to RNP than navigation accuracy, it may also require specific communications and surveillance capabilities such as CPDLC and ADS-C.

GNSS and RNAV (or) RNP

[AC 20-138D, ¶5-1.a.] There have been questions on whether GNSS is an RNAV or RNP system. The answer is GNSS is both an RNAV and RNP system because RNP is a subset of RNAV that also includes a requirement to provide on-board navigation system accuracy performance monitoring and alerting. Therefore, an RNP system is also capable of RNAV. GNSS equipment provides accuracy performance monitoring and alerting which, by definition, makes it an RNP-capable system.

Comparisons

* Note: the table simplifies various items, for a more complete explanation, see the referenced links.

Источник