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Flächennavigation (RNAV) im Flugverkehr

Erstellt am: 05.02.2004 | Stand des Wissens: 28.10.2018
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Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck

Der Luftverkehr wird im Streckenflug entlang von festgelegten Routen geführt. Diese Flugstrecken sind durch Bodenfunkfeuer markiert. Die Entwicklung neuer Navigationsanlagen macht es möglich, außerhalb der starren Routen zu fliegen und dennoch eine sichere Ortung und Navigation zu gewährleisten. Das Ziel der sogenannten Flächennavigation (Area Navigation, RNAV) ist, durch eine flächenhafte Verteilung des Verkehrs zusätzliche Streckenkapazität im Luftraum zu erreichen. Aus kürzerer Routenführung folgt ein Zeitvorteil und damit eine Kraftstoffersparnis. Vorgeschrieben wird von den nationalen Luftfahrtbehörden, welche Navigationsgenauigkeit durch Bordsysteme für die Nutzung des Luftraums zu gewährleisten ist. 

Als Mindestgenauigkeit der Flächennavigation wurde seit 1998 für die Verwendung im Streckenbereich innerhalb der Europäischen Union die Basic-RNAV (B-RNAV) mit RNP-5 (Required Navigation Performance geforderte Navigationgenauigkeit von Plus/Minus fünf nautische Meilen) gefordert. Eine genauere Navigationsfähigkeit wird bei der Precision-RNAV (Präzisionsflächennavigation) mit RNP-1 für Verfahren in Flughafennahbereich dienen.

In Europa ist vorgesehen die RNAV-Verfahren in folgender Weise zur Anwendung zu bringen:
RNAV auf Basis einer Navigationsinfrastruktur mit Systemen wie "Distance Measuring Equipment" (DME), "Global Positioning System" (GPS) beziehungsweise zu einem späteren Zeitpunkt Galileo beziehungsweise den Ergänzungen "European Geostationary Navigation Overlay Service" (EGNOS) und "Ground Based Augmentation System" (GBAS).
Die Einführung der Flächennavigation führte zu einer weltweiten Verwendung verschiedenster Flächennavigationssysteme. Daraufhin wurden Anforderungen an den spezifischen Luftraum definiert, die nahezu unabhängig von den entsprechenden Ausrüstungsanforderungen sind. Dieses Konzept "Required Navigation Performance Capability" (RNPC) wurde vom "Komitee der Future Air Navigation System" (FANS) Gruppe entwickelt. Im Jahr 1990 wurde durch "Separation and Airspace Panel" (SASP) das RNPC-Konzept auf das "Required Navigation Performance" (RNP)-Konzept umdefiniert.

RNP wird gemäß dem Dokument Doc 9613-AN937 der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation als Navigationsleistung definiert und den nationalen Luftfahrtbehörden empfohlen, welche Navigationsgenauigkeit durch Bordsysteme zu gewährleisten ist, um im Luftraum operieren zu können. Die Zahl hinter dem Buchstabenkürzel beziffert die Mindestgenauigkeit in nautischen Meilen für 95 Prozent der Flugzeit. So bedeutet RNP-5, dass die Führungsgenauigkeit entlang eines Weges mindestens Plus/Minus fünf nautische Meilen für 95 Prozent der Flugzeit zu betragen hat. Die zulässige Fehlergröße berücksichtigt Signalquellenfehler, bordseitige Empfängerfehler, Anzeigenfehler und flugtechnische Fehler (Flight Technical Error). Die Anwendung des RNP-Konzeptes auf die Anflugphase machte die Definition einer vertikalen Führungsgenauigkeit erforderlich. Dies geschah durch die Einführung neuer Genauigkeitsklassen mit Anhang des Buchstabens /z.
RNP_TableHD.jpgAbb. 1: Tabellenübersicht der erforderlichen Navigationsgenauigkeit RNP (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)
Als Mindestgenauigkeit der Flächennavigation wurde für die Verwendung im Streckenbereich der europäischen Union seit 1998 die Basic-RNAV (B-RNAV) mit RNP-5 gefordert. Eine genauere Navigationsfähigkeit wird bei der Precision-RNAV mit RNP-1 für Verfahren in Flughafennahbereich dienen.

Unter der Bezeichnung Precision-RNAV wird die erforderliche Genauigkeit von einer nautischen Meile Abweichung zu 95 Prozent Wahrscheinlichkeit verstanden, die für die Verwendung im Nahverkehrsbereich eines Flughafens erforderlich sind. In grober Näherung ist für die jeweiligen Flugphasen von folgenden Genauigkeitserfordernissen auszugehen [CAA00d]:
  • Abflugstreckenführung (RNP 0.3)
  • Steigflugsegment (RNP 1)
  • Streckensegment, enroute/oceanic (RNP 10)
  • Sinkflugsegment (RNP 1)
  • Nichtpräzisionsanflug (RNP 0,3)
  • Präzisionsanflug (RNP wird noch definiert)
Ansprechpartner
Bauhaus-Universität Weimar, Professur Verkehrssystemplanung, Prof. Dr.-Ing. Plank-Wiedenbeck
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
CNS-Systeme im Luftverkehr und weitere Systeme für eine sichere Flugdurchführung (Stand des Wissens: 11.11.2018)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?316811
Literatur
[CAA00d] Burtenshaw, G. Certification Criteria Supporting RNAV Approach Operations, 2000
Weiterführende Literatur
[PoEn00] Powell, J. D., Enge, P., Gebre-Egziabher, D. A DME Based Area Navigation Systems for GPS/WAAS Interference Mitigation In General Aviation Applications, Stanford University, Department of Aeronautics and Astronautics, 2000/01
[ECTR98] o.A. Eurocontrol Standard Document for Area Navigation Equipment, Eurocontrol, Brüssel, 1998/12
[ICAO03] o.A. European Region Area Navigation (RNAV) Guidance Material, International Civil Aviation Organization (ICAO),European and North Atlantic (EUR/NAT) Office, Frankreich, 2003/09
[ECTR99] o. A. Guidance Material for the Design of Terminal procedures for DME/DME and GNSS Area Navigation, Eurocontrol, Brüssel, 1999/12
[ECTR03u] o.A. P-RNAV Approval Guidance Information, 2003/04
Glossar
EGNOS Der European Geostationary Navigation Overlay Service soll durch die Nutzung zusätzlicher Satelliten und Bodenstationen eine verbesserte Signalverfügbarkeit bei Satellitenvigationssystemen unterstützen.
Galileo Globales Satellitennavigationssystem unter ziviler, europäischer Kontrolle. Es soll weltweit Daten zur Positionsbestimmung liefern. Dabei ähnelt es im prinzipiellen Aufbau dem GPS oder GLONASS.
Global Positioning System Global Positioning System (GPS), offiziell NAVSTAR GPS, ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung und Zeitmessung. GPS basiert auf Satelliten, die mit kodierten Radiosignalen ständig ihre aktuelle Position und die genaue Uhrzeit ausstrahlen. Aus den Signallaufzeiten können GPS-Empfänger dann ihre eigene Position und Geschwindigkeit berechnen.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?73768

Gedruckt am Sonntag, 15. September 2019 18:18:32