PODEJŚCIA DO LĄDOWANIA TYPU RNAV Warszawa, 20 czerwca 2013 r.

TEMATYKA PREZENTACJI: Pojęcie i podstawy nawigacji obszarowej Wymogi dla procedur lotu RNAV Korzyści z wdrożenia procedur lotu RNAV Infrastruktura radionawigacyjna w podejściach RNAV Podejścia RNAV w PBN Plany dot. podejść RNAV

DEFINICJA NAWIGACJI OBSZAROWEJ (DOC 9613) Metoda nawigacji, która pozwala na loty statków powietrznych po dowolnym, określonym torze lotu (nie związanym z lokalizacją urządzeń radionawigacyjnych) pozostającym w zasięgu systemu urządzeń nawigacyjnych lub w granicach możliwości urządzeń autonomicznych albo przy zastosowaniu kombinacji tych urządzeń. Dwie podstawowe różnice w stosunku do nawigacji konwencjonalnej: dowolność trasy i sensor nawigacyjny nie pojedyncza pomoc. W nawigacji konwencjonalnej, loty statków powietrznych są realizowane tylko po radialach VOR, namiarach na NDB lub po łukach DME w zasięgu wykorzystywanych urządzeń nawigacyjnych. W RNAV trasa lotu wynika w możliwości technicznych statku powietrznego, wymogów operacyjnych i jest całkowicie niezależna od lokalizacji pomocy radionawigacyjnych. Drugi bardzo ważny element i różnica nawigacji obszarowej to: wykorzystywanie nie pojedynczych pomocy radionawigacyjnych, ale systemu pomocy / pola radionawigacyjnego (sensora).

Nawigacja konwencjonalna Nawigacja obszarowa

Trasy procedur RNAV są wyznaczane przez punkty nawigacyjne (waypoints) – które nie są już związane z fizyczną lokalizacją naziemnej pomocy radionawigacyjnej (można definiować w dowolnym miejscu niezależnie od położenia geograficznego naziemnych pomocy nawigacyjnych). Punkty nawigacyjne RNAV są definiowane wyłącznie współrzędnymi geograficznymi WGS-84. Stosuje się 2 typy punktów nawigacyjnych RNAV: Fly-by (F/B) Fly-over (F/O)

TEMATYKA PREZENTACJI: Pojęcie i podstawy nawigacji obszarowej Wymogi dla procedur lotu RNAV Korzyści z wdrożenia procedur lotu RNAV Infrastruktura radionawigacyjna w podejściach RNAV Podejścia RNAV w PBN Plany dot. podejść RNAV

Podstawy prawne (koncepcja PBN). Zapewnienie i utrzymanie odpowiedniego pola radionawigacyjnego (GNSS – podstawa, VOR-DME, DME-DME - backup). Infrastruktura lotniska – instrumentalna droga startowa Dokładne dane w systemie WGS-84! (brak WGS-84 = brak RNAV ). Odpowiednie wyposażenie nawigacyjne statków powietrznych. Odpowiednie przeszkolenie personelu pokładowego. Zaprojektowanie i wdrożenie operacyjne instrumentalnych procedur lotu RNAV zgodnie z DOC 9613 PBN Manual i normatywnymi kryteriami ICAO DOC 8168 tom II. Nawigacja obszarowa – jako nowy sposób zapewnienia i realizacji trasy lotu, wymaga nowych kompleksowych rozwiązań. Poczynając od podstaw prawnych (nowych przepisów i wymagań), poprzez zapewnienie i utrzymanie odpowiedniego pola radionawigacyjnego oraz odpowiednie wyposażenie nawigacyjne statków powietrznych, kończąc na zaprojektowaniu, sprawdzeniu i publikacji nowych procedur lotu. Wspólny poziomy system odniesienia (system WGS-84) jest podstawowym i niezbędnym wymogiem do wykorzystania nawigacji RNAV. Tylko dane zapisane w tym systemie można przekonwertować i wprowadzić do FMS za pomocą systemu ARINC 424. Dane od NSP/AIS zostają przekazane do usługodawców oferujących bazy danych do FMS (np. Lufthansa Systems). Po wprowadzeniu danych do FMS pilot może wykonać procedurę RNAV.

Nawigacja RNAV jest obecnie realizowana poprzez przepisy i koncepcję PBN (Performance Based Navigation). Stanowi ona rozwinięcie wcześniejszej koncepcji RNP (Required Navigation Performance) definiującej wyłącznie wymaganą dokładność nawigacji przez 95% czasu lotu. Zapewnia globalną standaryzację nawigacji RNAV poprzez określenie stosowanych specyfikacji nawigacyjnych i aplikacji nawigacyjnych oraz rozszerza znacząco zakres wymagań obejmując nimi: system radionawigacyjny (parametry dokładności, integralności, ciągłości i dostępności systemu), wyposażenie i funkcjonalność NAV statku powietrznego, wyszkolenie i kryteria certyfikacyjne dot. załóg.

W zakresie podejść do lądowania RNAV – które są podejściami instrumentalnymi – droga startowa powinna mieć status drogi startowej instrumentalnej (zgodnie z wytycznymi Aneksu 14). Jeśli droga startowa (RWY) jest drogą startową INSTRUMENTALNĄ, NIEPRECYZYJNĄ – minima podejść do lądowania RNAV nie mogą być niższe niż 300ft Jeśli RWY jest drogą startową INSTRUMENTALNĄ, PRECYZYJNĄ – minima podejść do lądowania RNAV mogą zejść poniżej 300ft.

WORKFLOW - Niezbędne kroki do wdrożenia procedur RNAV UZGODNIONA KONCEPCJA, NASTĘPNIE PROJEKT PROCEDURY ZGODNY ZE STANDARDAMI DANE i ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE, DANE W WGS-84 UZGODNIENIE PROJEKTU PROCEDURY ZAKODOWANIE PROCEDURY ZGODNIE Z ARINC 424 PUBLIKACJA PROCEDURY ZATWIERDZENIE PROCEDURY WALIDACJA NAZIEMNA (NIEZALEŻNE SPRAWDZENIE, „FLYABILITY” ) WALIDACJA LOTNICZA: SYMULACJA ALBO OBLOT KONTROLNY

TEMATYKA PREZENTACJI: Pojęcie i podstawy nawigacji obszarowej Wymogi dla procedur lotu RNAV Korzyści z wdrożenia procedur lotu RNAV Infrastruktura radionawigacyjna w podejściach RNAV Podejścia RNAV w PBN Plany dot. podejść RNAV

Zwiększona dokładność nawigacji, co zwiększa powtarzalność trajektorii lotu; np. pozwala unikać przelotów nad obszarami wrażliwymi akustycznie. Większa dowolność / elastyczność w ustalaniu trajektorii lotu w ramach zdolności statku powietrznego; np. pozwala na optymalną organizację ruchu lotniczego, skrócenie tras lotu, osiąganie optymalnych gradientów wznoszenia / zniżania (co prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa i w konsekwencji emisji CO2). Optymalizacja infrastruktury radionawigacyjnej; wykorzystanie systemów satelitarnych co pozwala na racjonalizację naziemnej infrastruktury (nakładów inwestycyjnych, kosztów utrzymania). Zmniejszenie obciążenia ATC i załogi (w tym zmniejszenie komunikacji ATC - załoga), Zdecydowanie uproszczone czy wręcz umożliwienie kodowania procedury dla FMS (możliwość automatycznego wykonania).

PROCEDURY KONWENCJONALNE PROCEDURY RNAV

TEMATYKA PREZENTACJI: Pojęcie i podstawy nawigacji obszarowej Wymogi dla procedur lotu RNAV Korzyści z wdrożenia procedur lotu RNAV Infrastruktura radionawigacyjna w podejściach RNAV Podejścia RNAV w PBN Plany dot. podejść RNAV

Pomoce radionawigacyjne w nawigacji RNAV: Konwencjonalne VOR i DME, Systemy satelitarne, Systemy autonomiczne (inercyjne) – w ograniczonym zakresie. Zmiana sposobu wykorzystania: w nawigacji RNAV operuje się raczej pojęciem sensora radionawigacyjnego, czyli systemu pomocy radionawigacyjnych, zapewniających odpowiedniej jakości sygnał nawigacyjny w określonym obszarze. Nawigacja obszarowa wykorzystuje bardziej system pomocy radionawigacyjnych (sensor nawigacyjny) niż autonomicznie każdą pomoc nawigacyjną (jak jest to w nawigacji konwencjonalnej). Nowością w stosunku do konwencji jest możliwość wykorzystywania systemów satelitarnych oraz w ograniczonym zakresie systemów autonomicznych (inercyjne). Istnieje dużo większa swoboda i dowolność w definiowaniu punktów trasy, które nie są już ściśle przywiązane do konkretnej pomocy nawigacyjnej. Stąd ogromnego znaczenia nabiera jakość i integralność danych REP (punktów trasy). W przypadku procedur RNAV nie istnieje bezpośrednia możliwość weryfikacji poprawności lokalizacji danego punktu trasy przez pilota.

W instrumentalnych podejściach do lądowania RNAV podstawowym sensorem radionawigacyjnym jest GNSS. Dopuszcza się, w segmencie nieudanego podejścia, prowadzenie nawigacji w oparciu o GNSS lub konwencjonalne pomoce radionawigacyjne VOR, DME i NDB. W podejściach APV/Baro-VNAV prowadzenie pionowe jest realizowane w oparciu o wysokościomierz barometryczny. GNSS – Global Navigation Satellite System - pojęcie to obejmuje nie tylko GPS NAVSTAR (pierwszy w pełni funkcjonujący globalny system nawigacji satelitarnej) czy GLONASS, ale i wszystkie inne satelitarne systemy pozycjonowania o charakterze globalnym funkcjonujące częściowo lub pozostające w planach realizacji (BEIDOU, GALILEO) wraz ze wspomaganiem (ABAS, SBAS, GBAS), które jest wymagane do wykorzystania tego sensora w nawigacji w lotnictwie cywilnym.

Funkcjonujące globalnie systemy satelitarne GPS i GLONASS są systemami nawigacyjnymi spełniającym w lotnictwie cywilnym wymogi systemu pomocniczego (supplementary). Aby można było uznać je za system podstawowy (jakim jest GNSS) – konieczne było poprawienie osiągów systemów źródłowych (GPS/GLONASS) – szczególnie w zakresie ich integralności, dostępności i ciągłości. Osiąga się to poprzez wspomaganie GPS dodatkową funkcjonalnością i/lub dodatkowymi systemami. Stosowane są obecnie trzy rodzaje wspomagania GPS: ABAS – Aircraft Based Augmentation System – system wspomagania oparty na dodatkowej funkcjonalności wyposażenia pokładowego, SBAS - Space Based Augmentation System – system wspomagania oparty o dodatkowe sygnały satelitarne, GBAS – Ground Based Augmentation System – system wspomagania oparty o dodatkowy system naziemny.

SYSTEMY WSPOMAGAJĄCE - ABAS ABAS jest oparty na funkcjonalności RAIM (Receiver Autonomus Integrity Monitoring) odbiornika GNSS. RAIM – monitoruje spójność sygnałów GPS; alarmuje w sytuacji utraty wymaganej dokładności nawigacji w danej fazie lotu (trasa/dolot/podejście). Oparty jest o algorytm FD – Fault Detection – pozwalający na wykrycie błędnych wskazań jednego z satelitów przyjętych do obliczenia pozycji. Nowocześniejsze wersje RAIM wykorzystują algorytm FDE – Fault Detection & Exclusion, który pozwala nie tylko na wykrycie błędnych wskazań satelity, ale również na ich wykluczenie z obliczeń pozycji nawigacyjnej – co umożliwia kontynuację nawigacji bez alarmu RAIM.

SYSTEMY WSPOMAGAJĄCE - SBAS SBAS – jest oparty na wykorzystaniu dodatkowych danych przesyłanych przez satelitę geostacjonarnego (innego systemu niż GPS) zwiększających dokładność i spójność nawigacji. W Europie wspomaganie SBAS jest zapewniane przez system EGNOS. Pozwala to na znaczące zwiększenie dokładności nawigacji; również w płaszczyźnie pionowej – co pozwala na zastosowanie prowadzenia pionowego GNSS (w podejściach do lądowania APV).

SYSTEMY WSPOMAGAJĄCE - SBAS Parametry dla podejść APV I (osiąganych przy wspomaganiu SBAS) OSIĄGI EGNOS APV-I (minima LPV) Dokładność pozioma (95%) 16m Dokładność pionowa (95%) 20m Czas do alarmu (TTA) 10s Poziom alarmu – horyzontalny 40m Poziom alarmu - pionowy 50m Systemy SBAS są systemami lokalnymi. Na terenie Ameryki Północnej funkcjonuje system - WAAS, w Japonii - MSAS, w Indiach – GAGAN.

SYSTEMY WSPOMAGAJĄCE - GBAS GBAS – jest oparty na wykorzystaniu dodatkowych danych przesyłanych przez dedykowany system naziemny zwiększających dokładność i spójność nawigacji do poziomu porównywalnego z systemem ILS (do podejść precyzyjnych). Naziemne anteny systemu GBAS zbierają sygnały GPS, przekazują je do jednostki centralnej, która oblicza i transmituje na pokład statku powietrznego dane dot. ścieżki podejścia, bieżące korekty do sygnałów GPS oraz informacje dot. użyteczności satelitów. Jeden system zainstalowany na lotnisku jest w stanie „oprzyrządować” w podejścia precyzyjne wszystkie drogi startowe (maks. 48 podejść).

TEMATYKA PREZENTACJI: Pojęcie i podstawy nawigacji obszarowej Wymogi dla procedur lotu RNAV Korzyści z wdrożenia procedur lotu RNAV Infrastruktura radionawigacyjna w podejściach RNAV Podejścia RNAV w PBN Plany dot. podejść RNAV

Koncepcja PBN (nawigacji opartej o osiągi) zawiera i łączy w spójną całość trzy elementy: - Infrastrukturę radionawigacyjną, - Specyfikację nawigacyjną - Aplikacje nawigacyjne

Koncepcja PBN definiuje dwa główne rodzaje specyfikacji nawigacyjnych stanowiących zestaw wymogów, funkcjonalności i parametrów niezbędnych do wykonania operacji lotniczej w danej strukturze przestrzeni powietrznej: Specyfikację RNAV – która zakłada m.in. konieczność utrzymania wymaganej dokładności nawigacji wyrażonej liczbowo z prefixem RNAV (np. RNAV 5, RNAV 1). Inne wymogi określają parametry spójności, ciągłości i dostępności systemu radionawigacynego oraz wymogi funkcjonalne dot. wyposażenia NAV statku powietrznego (np. związane z posiadaniem pokładowej bazy danych). Specyfikację RNP – która dodatkowo do wymagań specyfikacji RNAV dodaje wymóg pokładowego monitoringu dokładności nawigacji oraz alarmowania (np. RNP 4).

Specyfikacje nawigacyjne w PBN i ich zastosowanie

W zakresie instrumentalnych podejść do lądowania RNAV koncepcja PBN określa trzy specyfikacje nawigacyjne: RNP APCH – RNP approach, RNP AR APCH – RNP Approval Required approach A RNP – Advanced RNP approach Instrumentalne podejścia do lądowania zgodne z PBN mogą być wykonywane wyłącznie przy spełnieniu wymogów specyfikacji nawigacyjnej RNP co oznacza konieczność posiadania na pokładzie statku powietrznego monitoringu dokładności nawigacji i alarmowania w przypadku utraty wymaganej dokładności nawigacji w danej fazie lotu. Obecnie koncepcja PBN nie obejmuje podejść precyzyjnych GBAS (minima GLS).

RNP APCH – RNP approach, podstawowa specyfikacja nawigacyjna obejmująca nieprecyzyjne podejścia do lądowania RNAV oraz całkiem nowy typ podejść do lądowania APV (approach procedure with vertical guidance). RNP AR APCH – RNP Approval Required approach, specyfikacja nawigacyjna stosowana standardowo dla podejść do lotnisk zlokalizowanych w trudnym, górzystym terenie, lub gdzie istnieją przeszkody lotnicze wykluczające specyfikację RNP APCH oraz gdzie operacyjnie są wymagane większe dokładności nawigacji. Podejścia tego typu wymagają dodatkowej funkcjonalności statku powietrznego, zwiększonej dokładności nawigacji, dodatkowych szkoleń załóg. Wymagają również dodatkowej kontroli i autoryzacji. A RNP – Advanced RNP approach, specyfikacja nawigacyjna wymagająca zaawansowanej funkcjonalności statku powietrznego. Wymagana funkcjonalność to m.in. Radius to Fix (RF), parallel offset, możliwość zmiany wymaganej dokładności nawigacji, RTA, FRT itp. A-RNP – wymaga dodatkowej funkcjonalności: RF – radius to fix, lot po łuku o określonym promieniu do określonej pozycji fix, FRT – fixed radius transition, HX – RNAV holding, Parallel offset, RTA (enroute) – required time of arrival.

W zakresie podejść do lądowania i specyfikacji nawigacyjnej RNP APCH określone zostały 4 typy / rodzaje procedur charakteryzujące się 4 typami minimów: NPA GNSS (ABAS) – podejście nieprecyzyjne z prowadzeniem GNSS wspomaganym ABAS wyłącznie 2D (poziomym) – minima LNAV. NPA GNSS (SBAS) – podejście nieprecyzyjne z prowadzeniem GNSS wspomaganym SBAS, nawigacja 2D – minima LP. APV Baro-VNAV – podejście APV z prowadzeniem GNSS ABAS (2D) i pionowym (wysokościomierz barometryczny); nawigacja 3D – minima LNAV/VNAV. APV I/II SBAS – podejście APV z prowadzeniem GNSS wspomaganym SBAS 3D; nawigacja 3D– minima LPV (localizer performance with vertical guidance) .

Nie ujęte w koncepcji PBN instrumentalne podejścia do lądowania RNAV to podejścia precyzyjne GNSS wspomagane GBAS. W chwili obecnej specyfikacja wymagań i parametrów dla takich podejść obejmuje wyłącznie operacje z minimami porównywalnymi z cat. I ILS. Przyszłościowo planuje się określenie wymagań i parametrów dla precyzyjnych podejść do lądowania z minimami porównywalnymi z ILS w cat. II i cat. III, wraz z zastosowaniem odbiorników multisensorowych GNSS.

TEMATYKA PREZENTACJI: Pojęcie i podstawy nawigacji obszarowej Wymogi dla procedur lotu RNAV Korzyści z wdrożenia procedur lotu RNAV Infrastruktura radionawigacyjna w podejściach RNAV Podejścia RNAV w PBN Plany dot. podejść RNAV

Z datą AIRAC 04.04.2013 wdrożono podejścia NPA RNAV GNSS (minima LNAV) dla 10 lotnisk kontrolowanych (EPBY, EPGD, EPKK, EPKT, EPLB, EPPO, EPRZ, EPWA, EPWR, EPZG). Do końca roku wdrożone zostaną podejścia dla pozostałych lotnisk kontrolowanych (EPLL, EPPO, EPSC). Realizacja rezolucji ICAO A37-11: „PBN global goals” (wdrożenie podejść APV, zawierających również minima LNAV, dla wszystkich kierunków instrumentalnych dróg startowych jako instrumentalne podejście podstawowe lub jako back-up dla istniejącego podejścia ILS, do 2016): Wdrożenie procedur podejścia APV SBAS dla EPKT i EPWA, Wdrożenie procedur APV/Baro-VNAV (dodanie minimów LNAV/VNAV do już istniejących procedur LNAV), Wdrożenie procedur podejścia APV SBAS dla pozostałych lotnisk, gdzie PAŻP zapewnia służby ruchu lotniczego,

Dziękuję za uwagę! Adres pocztowy: Polska Agencja Żeglugi Powietrznej ul. Wieżowa 8 02-147 Warszawa info@pansa.pl Prezentujący : Piotr Cześnik tel.:  (+48 22) 574-56-16 e-mail: p.czesnik@pansa.pl Rzecznik Prasowy Grzegorz Hlebowicz tel.: (+48 22) 574-67-74, (+48) 609-501-241 faks: (+48 22) 574-57-09 e-mail: g.hlebowicz@pansa.pl Dziękuję za uwagę!