在航班日常運(yùn)行中，簽派員和飛行員可能會發(fā)現(xiàn)一些機(jī)場的RAIM預(yù)測在某些時間段完好，某些時間段存在空洞。這種情況經(jīng)常出現(xiàn)，簽派放行時如何處理，法規(guī)有清晰明確的要求。但如果我們進(jìn)一步深究，RAIM預(yù)測空洞到底會對我們的飛行產(chǎn)生什么樣的影響？本篇文章我們以空客A320飛機(jī)為例，來探究這個問題。 一、RAIM與RAIM預(yù)測 首先，我們需要復(fù)習(xí)RAIM與RAIM預(yù)測的基礎(chǔ)知識。在筆者之前的文章《PBN學(xué)習(xí)筆記》中，對這兩個概念有過詳細(xì)的介紹，大家感興趣的話可以去搜索閱讀。這里我們需要明確一點，即RAIM是一種算法，正常衛(wèi)星定位需要4顆衛(wèi)星，當(dāng)出現(xiàn)第5顆衛(wèi)星時，即可以通過這種算法，算出同一個地點的多個位置解，然后進(jìn)行比較，從而確定衛(wèi)星定位的位置是否可靠，實現(xiàn)故障探測功能（FD功能）。而RAIM預(yù)測是根據(jù)星歷、遮蔽高度角、衛(wèi)星故障通告等推算飛機(jī)運(yùn)行區(qū)域是否有至少5顆幾何構(gòu)型滿足要求的衛(wèi)星，這和RAIM不是一回事。 二、GPIRS位置 復(fù)習(xí)了基礎(chǔ)知識，我們還需要了解空客A320系列飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)的一些知識。飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)最重要的功能就是確定飛機(jī)位置。對于A320系列飛機(jī)來說，導(dǎo)航系統(tǒng)可以確定出四種位置： 1. MIX IRS（混合慣導(dǎo)）位置。這是A320系列飛機(jī)的FMGC（飛行管理和導(dǎo)航計算機(jī)）計算的飛機(jī)上3部IRS（慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)）的加權(quán)平均值； 2. GPIRS位置（FCOM手冊中為GPS位置）。A320系列飛機(jī)有2套GPS系統(tǒng)，2套GPS系統(tǒng)的接收機(jī)分別在MMR（多模式接收機(jī)）1和2中，MMR接收到的GPS信號傳遞給IRS，每部IRS獨(dú)立選擇信息源，計算混合IRS/GPS位置，即為GPIRS位置； 3. 無線電位置。A320系列飛機(jī)的FMGC使用同側(cè)或?qū)?cè)的導(dǎo)航設(shè)備計算的無線電位置； 4. FM位置。A320系列飛機(jī)的FMGC使用前面提到的3種位置，加上一定的修正，計算的飛機(jī)的飛行位置。 在飛行過程中，GPIRS位置數(shù)據(jù)被飛行管理系統(tǒng)FMS不斷進(jìn)行精度標(biāo)準(zhǔn)和完整性標(biāo)準(zhǔn)測試，如果滿足要求，GPIRS位置數(shù)據(jù)和MIX IRS位置數(shù)據(jù)即會被用于計算飛機(jī)的FM位置并顯示給飛行員，同時MCDU PROG頁面 5R字段和草稿欄上顯示GPS PRIMARY（注意此時精度ACCUR顯示為HIGH）。如圖：
如果精度標(biāo)準(zhǔn)（HIGH/LOW）和完整性標(biāo)準(zhǔn)其中一個沒有通過測試，F(xiàn)MS則會使用無線電位置和MIX IRS位置來計算FM位置，同時在MCDU和ND上顯示琥珀色的GPS PRIMARY LOST信息：
注意，GPS PRIMARY LOST信息出現(xiàn)的邏輯中提到了精度標(biāo)準(zhǔn)和完整性標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上文提到的RAIM預(yù)測的基礎(chǔ)知識，RAIM預(yù)測空洞即意味著飛機(jī)GPS位置不可靠，這會不會導(dǎo)致精度標(biāo)準(zhǔn)和完整性標(biāo)準(zhǔn)通不過測試？假設(shè)是的話，那本文提到的問題就有了答案：RAIM預(yù)測空洞可能會導(dǎo)致GPIRS 位置數(shù)據(jù)通不過FMS的精度標(biāo)準(zhǔn)和完整性標(biāo)準(zhǔn)測試，導(dǎo)致FM位置只能使用MIX IRS位置數(shù)據(jù)和無線電位置數(shù)據(jù)更新，觸發(fā)GPS PRIMARY LOST信息。接下來我們需要深入探究GPS PRIMARY LOST觸發(fā)邏輯中提到的精度標(biāo)準(zhǔn)和完整性標(biāo)準(zhǔn)。 三、GPS PRIMARY LOST FMGC引入了一個概念叫EPU（不確定位置預(yù)測 Estimated Position Uncertainty），在GPS IRS導(dǎo)航方式下， EPU的計算公式為 這里的FOM英文為Figure of Merit，即GPS的品質(zhì)因素。這是容易忽略但又很關(guān)鍵的一個概念，我們先來看EPU的使用。 A320系列飛機(jī)的FMS即飛行管理系統(tǒng)將EPU與要求的導(dǎo)航性能RNP值進(jìn)行比較，如果EPU不超過RNP值，則精度為HIGH；如果EPU超過RNP值，則精度為LOW。也就是說，EPU直接影響GPS的精度，而從EPU的計算公式我們又可以發(fā)現(xiàn)，EPU值的大小又受FOM值的影響。在空客公司的一本技術(shù)資料A320 Family Instructor Support 里，筆者找到了對GPS精度和FOM的詳細(xì)描述： The GPS provides 2 essential data， additionally to position (Lat/Long/Alt): -The ACCURACY of the Lat/Long position: it is a direct function of the satellite constellation in view of the aircraft. If the satellites are low on the horizon， or if their respective position is unfavorable， the resulting accuracy will be poor. It is provided as a Figure of Merit.This accuracy can be computed with a high probability of confidence. 從這段英文描述我們可以清晰地看到，飛機(jī)視野里的衛(wèi)星星座和衛(wèi)星的高度決定了FOM值的大小。RAIM預(yù)測要解決的不就是飛機(jī)視野里是否有數(shù)量足夠、分部合適、遮蔽角等滿足要求的衛(wèi)星嗎？所以到這里，我們可以得出結(jié)論1： RAIM預(yù)測空洞是準(zhǔn)確的，會影響 GPS FOM值，而FOM值又會影響EPU，EPU與RNP值的比較決定了GPS的精度是HIGH還是LOW。GPS PRIMARY LOST觸發(fā)邏輯中的精度就是指這個。 完整性標(biāo)準(zhǔn)又是指什么呢？A320系列飛機(jī)FCOM手冊中對此的解釋是“探測失效并對其提供警告的能力。該標(biāo)準(zhǔn)指示機(jī)組對FMS位置可信賴的程度”。這其實就是RAIM里的完整性的概念啊！如果還有所懷疑，我們再來看上文提到的空客公司的技術(shù)資料A320 Family Instructor Support里對此的解釋： （緊接上文-The ACCURACY）-The INTEGRITY， which is a direct function of the number of satellites in view of the aircraft， allows a defectuous or erroneous satellite to be rejected. If 5 or more satellites are in view， several combinations of those satellite signals may be used to process “several positions” and to carry out reasonableness tests on the satellite signals themselves.： 看完這段英文解釋，我們可以得出結(jié)論2：如果RAIM預(yù)測空洞是準(zhǔn)確的，GPIRS位置數(shù)據(jù)將無法通過完整性標(biāo)準(zhǔn)測試，導(dǎo)致出發(fā)GPS PRIMARY LOST信息。 四、答案 通過上文的分析及我們得出的結(jié)論1和結(jié)論2，我們對本文提出的問題：如果RAIM預(yù)測空洞會對我們的飛行產(chǎn)生什么樣的影響就有了答案：RAIM預(yù)測空洞，有且僅有可能導(dǎo)致A320系列飛機(jī)GPIRS 位置數(shù)據(jù)通不過FMS的精度標(biāo)準(zhǔn)和完整性標(biāo)準(zhǔn)測試，觸發(fā)GPS PRIMARY LOST信息（需要特別注意，GPS PRIMARY LOST信息不是僅由RAIM預(yù)測空洞導(dǎo)致，還有很多其他因素，即RAIM預(yù)測空洞是GPS PRIMARY LOST的充分但不必要條件）。換句話說，如果飛機(jī)在空中一直是GPS PRIMARY，沒有出現(xiàn)GPS PRIMARY LOST，而且在MCDU上的GPS MONITOR頁面MODE/SAT欄3R字段顯示NAV/6，那么我們有充分理由相信此時飛機(jī)的RAIM功能是完好的，RAIM預(yù)測空洞是不準(zhǔn)確的。 |
