中國民航正在大力推廣的PBN技術(shù)（基于性能的導(dǎo)航），是未來航空運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵。而實施PBN技術(shù)的前提和基礎(chǔ)是機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫。機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫是保障機載導(dǎo)航性能的關(guān)鍵因素。前不久，記者從中國民航科學(xué)技術(shù)研究院獲悉，航科院目前已初步具備了導(dǎo)航數(shù)據(jù)的編碼和航空數(shù)據(jù)的管理能力，完成了國內(nèi)部分機場程序的導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼工作。
機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫——飛機的中樞神經(jīng)
在航科院航行新技術(shù)研究所，工程師王冠宇向記者展示了空客A320模擬機的飛行界面。在飛行界面上，布滿了錯綜復(fù)雜的點和線。“飛機能沿著預(yù)設(shè)的飛行路徑自動飛行，依賴存儲在飛機飛行管理計算機（FMC）中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫。”王冠宇說。
和汽車在地面上行駛可以依賴導(dǎo)航一樣，飛機的機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫也能引導(dǎo)飛機按著預(yù)定的航線飛行。不過，與汽車導(dǎo)航儀器不同的是，儲存在FMC中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫不需要飛行員手動操作，就能引導(dǎo)飛機按照預(yù)定的路徑飛行。“導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫相當于飛機的中樞神經(jīng)，包含航路、導(dǎo)航臺、航路點、機場、進離場程序等航行運行的核心數(shù)據(jù)，其準確度和精確度關(guān)系到整個飛行安全。”航行新技術(shù)研究所所長何運成說。
“傳統(tǒng)程序飛行可以不依賴導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫，但是PBN程序飛行必須依賴。”王冠宇說。更先進的導(dǎo)航性能對數(shù)據(jù)庫有更高的要求，導(dǎo)航數(shù)據(jù)中經(jīng)緯度出現(xiàn)0.1分的誤差，就可能導(dǎo)致飛行中幾百米的誤差。PBN所需要的飛行精確度比傳統(tǒng)程序要高，因此手動操作輸入數(shù)據(jù)是無法實現(xiàn)的。
在PBN技術(shù)中，通過編碼，一張張紙質(zhì)航圖變成了機載設(shè)備可以識別的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)能精確到百分秒位。因此，在裝有機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的飛機上，飛行員不需要手動輸入各種數(shù)據(jù)，他們從飛行的操作者變?yōu)榱吮O(jiān)控者，在大大減輕工作負荷的同時，也減少了人為操作失誤的可能性，提高了飛行安全性。
盡管對于傳統(tǒng)程序飛行來說，機載設(shè)備可以滿足用人工輸入各種數(shù)據(jù)的要求，但是PBN推行是全球民航的大勢所趨。“可以預(yù)見，在未來的航行系統(tǒng)中，航空運行對導(dǎo)航數(shù)據(jù)的依賴度將越來越高，導(dǎo)航數(shù)據(jù)對飛行的安全和效益將會有更為直接與重要的影響。”何運成說。
打破導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)壟斷——迫在眉睫
盡管導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫如此重要，但是目前世界上僅有少數(shù)公司能提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)。國際上提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)的公司主要有兩類，一類是導(dǎo)航數(shù)據(jù)供應(yīng)商，負責(zé)收集民用航行資料，將其通過驗證編碼轉(zhuǎn)為ARINC424標準導(dǎo)航數(shù)據(jù)格式（這是一種導(dǎo)航數(shù)據(jù)行業(yè)標準）；另一類是機載航電設(shè)備生產(chǎn)商，負責(zé)將符合ARINC424格式的導(dǎo)航數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為其機載航電設(shè)備可使用的專用導(dǎo)航數(shù)據(jù)格式。
由于我國在導(dǎo)航數(shù)據(jù)核心技術(shù)方面的研究起步較晚，目前，國內(nèi)航空公司的波音、空客飛機運營商的機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)，基本上都被波音公司的子公司杰普遜公司所壟斷。
這種情況對我國航空運輸?shù)陌l(fā)展造成了諸多不利影響。何運成說，一方面，國外數(shù)據(jù)使用成本高昂。杰普遜公司作為為中國航空運營商提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)的唯一服務(wù)商，向國內(nèi)的航空運營商收取高額的服務(wù)費，國內(nèi)航空公司用于購買導(dǎo)航數(shù)據(jù)的服務(wù)費每年高達幾千萬元。隨著我國民航機隊的不斷擴張，數(shù)據(jù)服務(wù)費用還會不斷提高；另一方面，導(dǎo)航數(shù)據(jù)是國產(chǎn)大飛機和機載航電設(shè)備進行科研試驗的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。如果只依賴國外供應(yīng)商提供的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，將嚴重掣肘國產(chǎn)大飛機核心設(shè)備產(chǎn)品的自主發(fā)展。
“除此之外，航行資料涉及國家秘密與安全，向外方提供保密的航空數(shù)據(jù)，直接威脅到國家基礎(chǔ)信息安全”。據(jù)了解，為了保障航空運輸?shù)恼＿\行，航空公司不得不向外方提供未公開的航空數(shù)據(jù)。一方面要保護國家信息安全；另一方面是民航實際運行的迫切需要。“盡快打破國外公司對導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)的壟斷，迫在眉睫。”何運成說。
提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫服務(wù)——大有可為
全球民航推行PBN是大勢所趨，為航空公司提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)大有可為。其實，在導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)研究方面，航科院已經(jīng)取得了一些成績。
從2005年開始，航行新技術(shù)研究所就開始承擔(dān)國內(nèi)大量機場的傳統(tǒng)飛行程序以及單發(fā)程序的設(shè)計工作。在此基礎(chǔ)上，航行新技術(shù)研究所自主開發(fā)了航空數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼與校驗系統(tǒng)，實現(xiàn)了對航空數(shù)據(jù)的自動化管理。目前，他們已完全具備基于ARINC424規(guī)范的導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼能力，并完成了國內(nèi)部分機場程序的導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼工作。
在今年2月初，受廈航委托，研究所為其提供了導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫校驗服務(wù)。國際上通用的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的更新周期是28天，這次導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的公布日正好是在春節(jié)期間，為此，航行新技術(shù)研究所的工程師連大年初二也在加班，只為不耽誤廈航的導(dǎo)航數(shù)據(jù)更新。
何運成說：“我們已經(jīng)為國航、南航、深航、廈航、河北航、聯(lián)航、重慶航等航空公司提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的編碼和校驗服務(wù)，正逐步與杰普遜公司形成競爭局面，打破國際上的導(dǎo)航數(shù)據(jù)服務(wù)壟斷。”
除了具備PBN公共程序的導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼能力外，目前航行新技術(shù)研究所已具備了全面的傳統(tǒng)程序、RNP AR程序、單發(fā)程序的設(shè)計和導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼能力。
今年，航行新技術(shù)研究所還承接了國家的機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫項目，針對國產(chǎn)大飛機運行對導(dǎo)航數(shù)據(jù)的實際需求，以突破導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼和管理關(guān)鍵技術(shù)為目標，重點研究電子航行資料管理技術(shù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)編碼校驗技術(shù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量管理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。“我們的目標是，依托國內(nèi)航空公司和國產(chǎn)飛機供應(yīng)方，實現(xiàn)民用航空導(dǎo)航數(shù)據(jù)的自主化應(yīng)用驗證和運營實踐示范。同時，在此基礎(chǔ)上，建立航空數(shù)據(jù)的處理標準，形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)生產(chǎn)服務(wù)的能力，取代國外導(dǎo)航數(shù)據(jù)生產(chǎn)公司為國產(chǎn)民機的研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。”何運成信心滿滿地說。
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國際導(dǎo)航數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展方向
民用航空導(dǎo)航數(shù)據(jù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)都集中在歐美國家。這些國家制定和發(fā)布了導(dǎo)航數(shù)據(jù)相關(guān)標準和行業(yè)規(guī)范，把握著導(dǎo)航數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。
目前，國際航空界已制定了較為成熟的機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)標準，這些技術(shù)標準包括數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用標準、航空數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用規(guī)范，主要包括RTCA/DO-200A《航空數(shù)據(jù)處理標準》和RTCA/DO-201A《航空信息標準》。其中，《航空數(shù)據(jù)處理標準》是根據(jù)航空應(yīng)用中對導(dǎo)航、地形、障礙物等航空數(shù)據(jù)信息的需求，制定處理機載導(dǎo)航、飛行線路規(guī)劃、地形提示告警、飛行仿真以及其他航空應(yīng)用所需的航空數(shù)據(jù)的最低標準，以明確數(shù)據(jù)生產(chǎn)、修訂應(yīng)用和評估的質(zhì)量保證與管理規(guī)范。
考慮到機載設(shè)備的數(shù)據(jù)需求、性能需求和操作約束等，美國和歐洲正在分頭各自研究，努力在ARINC424數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上建立新型的機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫標準。該標準應(yīng)用UML模型描述機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫，除了包含ARINC424規(guī)定的數(shù)據(jù)之外，還增加地形數(shù)據(jù)、障礙物數(shù)據(jù)等，同時支持飛行實時數(shù)據(jù)等動態(tài)信息。該標準還建立嵌入式機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)交換模型（BXML），實現(xiàn)機載設(shè)備之間的導(dǎo)航數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和共享。充分考慮到現(xiàn)行的導(dǎo)航數(shù)據(jù)ARINC424標準和開放式的導(dǎo)航數(shù)據(jù)標準，下一代的導(dǎo)航數(shù)據(jù)標準將會集成兩種標準的特點，以ARINC424A發(fā)布，成為下一代導(dǎo)航數(shù)據(jù)的技術(shù)規(guī)范。