欧洲航空运行及在研通信、导航和监视系统概述2：导航系统

航空通信、导航和监视系统是促进航空发展的重要构成。随着低空经济的发展，全球都在加速布局新型航空通、导、监体系。2025年1月，航空安全组织发布《欧洲航空通信、导航和监视（CNS）发展计划（2024年版）》报告，并计划在未来几年陆续出台后续计划版本，以促进欧洲未来航空通信、导航和监视系统的完善和优化。该报告从欧洲视角对其认为有可能纳入其航空通导监系统的现行和在研技术进行了梳理。

本文基于上述报告，对欧洲已运行和在研导航系统类型进行概述。 

一、已在运行的导航系统

航空导航系统涵盖从基于卫星的技术到传统的地面导航辅助设备。目前欧洲正在运行的系统包括：

a) 全球导航卫星系统（GNSS）—单频（SF）GPS：由美国运营的基于卫星的导航系统（卫星星座），通过单频信号提供导航定位。民航中的GNSS星座信号必须始终与机载、天基或地面增强系统配合使用。

b) 全球导航卫星系统（GNSS）—接收机自主完整性监测（RAIM）：基于飞机的增强系统，用于单频GPS星座，提供导航完整性监测。

c) 全球导航卫星系统（GNSS）—飞机自主完整性监测（AAIM）：基于飞机的增强系统，通过集成GNSS信号和额外的机载导航传感器，提供导航的定位精度和完整性监测。

d) RNAV系统：一种导航系统，允许飞机在地面或天基导航辅助设备的覆盖范围内，或在自包含导航设备能力范围内，按照任意预定航迹运行，或结合使用这两种方式。RNAV系统可作为飞行管理系统（FMS）的一部分。

e) RNP系统：一种导航系统，允许飞机在基于地面导航设备的覆盖范围内，或在自包含导航设备能力范围内，按照任意预定航迹运行，或结合使用这两种方式。RNP系统要求机载性能监控和告警功能。RNP系统可作为飞行管理系统（FMS）的一部分。

f) （A-RNP）FMS系统（Advanced Required Navigation Performance (A-RNP) FMS）：支持高精度航迹跟踪，在基于性能的导航（PBN，performance-based navigation）环境中实现高效航路管理。

g) 气压高度表：一种利用气压测量高度的测高系统。

h) 气压垂直导航（Baro-VNAV）：基于飞机的引导系统，支持下降和进近阶段的垂直导航。

i) 距离测量设备（DME）：一种空地导航系统，提供飞机到地面站的斜距信息，用于航路、终端导航及进近程序。通常与航路地面导航设备（VOR，Very High Frequency Omnidirectional Range，甚高频全向信标）或进近着陆辅助设备（VOR、ILS）共址并配套使用。

j) ILS/DME：DME的一种变体，在ILS精密进近操作中用于提供跑道距离信息。其在航路和终端阶段的使用不能普遍适用，具体取决于地面站配置和航空电子设备架构。

k) 增强飞行视景系统（EFVS）：一种基于飞机的系统，在低能见度条件下提升飞行员的视野，提高着陆阶段的态势感知能力。

l) GNSS—单频、单星座（SFSC）地基增强系统（GBAS）GAST C：针对单一GNSS星座的地面增强系统，提供GNSS校正和完整性监测，仅适用于单一频率。支持I类（某些情况下II类）精密进近和着陆，并可通过GBAS定位服务支持进场、离场及非精密进近程序。

m) 仪表着陆系统（ILS）：一种地面导航系统，在飞机进近和着陆阶段提供横向和垂直引导，支持所有天气条件下的精密着陆。根据性能和安全关键性的不同，ILS分为三个类别（I、II和III类）。

n) 惯性导航系统/惯性参考系统（INS/IRS）：一种基于飞机的系统，提供自主导航信息，如位置和速度。可进一步区分为独立/隔离惯导（无需外部参考即可运行）和混合惯导（通常用于较新机型，定期由其他传感器修正）。

o) 无方向信标（NDB）：一种工作在中低频的地面导航设备，与自动定向仪（ADF）配合使用，为飞机提供“指向”信息。

p) 自动定向仪（ADF）：一种基于飞机的系统，可接收NDB信号，引导飞机朝向或远离NDB地面台站。

q) 精密进近雷达（PAR）：一种地面导航系统，通过空地语音通信帮助空中交通管制员引导飞机进行精密进近，特别用于军事行动。

r) 无线电高度表：一种基于飞机的测高系统，测量飞机相对于地面的高度，在着陆和低空飞行操作中至关重要，工作范围可达8,000英尺。

s) GNSS—单频、单星座（SFSC）天基增强系统（SBAS）：针对单一GNSS星座的天基增强系统，仅适用于单一频率的导航校正和完整性监测。支持航路、终端、非精密进近（NPA），在某些情况下也支持APV和/或I类进近与着陆程序。

t) 战术空中导航系统（TACAN）：一种地面导航系统，为军用飞机提供方位和距离信息，类似于民航使用的VOR/DME。其测距信号可配置为可被符合国际民用航空组织（ICAO）标准的民航DME询问机读取，使其感知为常规DME地面应答机。通常与航路或进近VOR导航设备共址。其方位信号仅可被TACAN接收机读取。

u) 甚高频全向信标（VOR）：一种地面导航系统，为飞机提供径向引导信息，用于航路、终端和非精密仪表进近导航。通常与DME共址，组成VOR/DME台站。 

二、正在研发的关键导航系统

为满足现代空域操作日益增长的需求，以下正在研发的新一代航空导航系统将有可能被考虑在未来应用于欧洲导航系统中：

a) 全球导航卫星系统（GNSS）–双频（DF）GPS：美国国防部操作的基于卫星的导航系统（卫星星座），通过双频信号提供导航定位。在民航中，GNSS星座信号必须始终与飞机、太空或地面增强系统一起使用。

b) 全球导航卫星系统（GNSS）–双频（DF）伽利略：欧盟操作的基于卫星的导航系统（卫星星座），通过双频信号提供导航定位。在民航中，GNSS星座信号必须始终与飞机、太空或地面增强系统一起使用。

c) 全球导航卫星系统（GNSS）–水平增强接收机自主完整性监测（H-ARAIM）：一种增强的基于飞机的增强系统，适用于GPS和伽利略星座，提供完整性监测，确保精确的水平定位用于导航。

d) 全球导航卫星系统（GNSS）–垂直增强接收机自主完整性监测（V-ARAIM）：一种增强的基于飞机的增强系统，适用于GPS和伽利略星座，提供完整性监测，确保精确的水平和垂直定位用于导航。

e) 增强型距离测量设备（eDME）：一种升级版的DME系统，旨在提高精度和可靠性，用于提供斜距距离导航，同时减少DME询问次数，并提高精度和可靠性。

f) GNSS -双频多星座（DFMC）地面增强系统（GBAS）GAST E：一种地面增强系统，支持多个GNSS星座，提供双频导航纠正和完整性监测。它可支持类别I、II和III的精密进近和着陆。此外，在某些情况下，它还可以通过GBAS定位服务支持到达、起飞和非精密进近。

g) L波段数字航空通信系统 -导航（LDACS-NAV）：一种地面通信系统，集成通信和导航功能，利用L波段频率增强数据传输以支持导航用途。

h) 低地轨道定位、导航和定时（LEO-PNT）系统：一种基于低地轨道的卫星定位系统，提供强大的导航和定时服务，是传统GNSS的替代方案。

i) 模式N：一种新一代地面导航系统，旨在通过增强的安全性提供改进的定位能力。

j) 多距离测量设备（DME）定位FMS功能：结合来自多个DME台站的数据，以增强飞行管理系统（FMS）中的定位精度。

k) 模块化替代定位、导航和定时（A-PNT）FMS功能：一种灵活的导航解决方案，旨在在GNSS不可用时提供替代的定位和定时服务。

l) 模块化互补定位、导航和定时（C-PNT）FMS功能：通过提供与GNSS并行的互补PNT解决方案，增强导航的韧性。

m) GNSS -双频多星座（DFMC）卫星增强系统（DFMC SBAS）：一种基于多个GNSS星座的空间增强系统，提供双频导航纠正和完整性监测。支持航路、终端、非精密进近（NPA），并在某些情况下支持APV和/或类别I程序的进近/着陆。

n) 地形辅助导航：一种基于地形图、雷达高度计、气压计和惯性传感器的新型机载导航解决方案，旨在低能见度条件以及GNSS无法使用或信号衰减的环境中，支持航路阶段的导航。

o) 雷达基导航：一种基于雷达的新型机载导航解决方案，旨在低能见度条件以及GNSS无法使用或信号衰减的环境中，支持进近阶段的导航。 

三、已可部署的导航系统

除上述系统外，以下系统已达到成熟度水平TRL6，尽管目前尚未有认证的地面设备存在，但被欧洲认为是可“准备部署”的系统：

GNSS - 单频、单星座（SFSC）地面增强系统（GBAS）GAST D。它是一个基于单一GNSS星座的地面增强系统，提供仅在一个频率上用于导航的GNSS纠正和完整性监测。它可以支持类别I、II和III的精密进近和着陆。此外，在某些情况下，它还可以通过GBAS定位服务支持到达、起飞和非精密进近。  

欧洲的航空导航系统涵盖从传统地面设备到现代卫星增强技术的广泛范围，并在不断优化和升级，以满足未来航空运输的需求。目前运行的导航系统，如GNSS、RNAV、RNP、DME、ILS等，已在民航和军事应用中发挥关键作用，同时，欧洲也在积极推进新一代导航系统的研发，例如双频（DF）伽利略、LEO-PNT、LDACS-NAV等，以提高导航精度、可靠性和韧性。

未来，随着低空经济的发展、无人机和城市空中交通（UAM）的兴起，欧洲的航空导航系统将需要进一步适应更加复杂和多样化的需求。基于现有系统的现代化升级，以及新技术的引入（如DFMC SBAS、A-PNT、C-PNT等），将有助于提升欧洲在全球航空导航领域的竞争力，并确保其在未来航空运营中的安全性、高效性和可持续性。

  【参考文献】

[1] Supporting European Naviation.CNS Evolution Plan 2024[R]. 2025年1月.

[2] EUROCONTROL.Minimum Operating Network Concept and Design Criteria[R].2025年1月.

[3] 欧洲航空安全组织官网：https://www.eurocontrol.int/