在航班日常運行中，簽派員和飛行員可能會發現一些機場的RAIM預測在某些時間段完好，某些時間段存在空洞。這種情況經常出現，簽派放行時如何處理，法規有清晰明確的要求。但如果我們進一步深究，RAIM預測空洞到底會對我們的飛行產生什么樣的影響？本篇文章我們以空客A320飛機為例，來探究這個問題。 一、RAIM與RAIM預測 首先，我們需要復習RAIM與RAIM預測的基礎知識。在筆者之前的文章《PBN學習筆記》中，對這兩個概念有過詳細的介紹，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，正常衛星定位需要4顆衛星，當出現第5顆衛星時，即可以通過這種算法，算出同一個地點的多個位置解，然后進行比較，從而確定衛星定位的位置是否可靠，實現故障探測功能（FD功能）。而RAIM預測是根據星歷、遮蔽高度角、衛星故障通告等推算飛機運行區域是否有至少5顆幾何構型滿足要求的衛星，這和RAIM不是一回事。 二、GPIRS位置 復習了基礎知識，我們還需要了解空客A320系列飛機導航系統相關的一些知識。飛機導航系統最重要的功能就是確定飛機位置。對于A320系列飛機來說，導航系統可以確定出四種位置： 1. MIX IRS（混合慣導）位置。這是A320系列飛機的FMGC（飛行管理和導航計算機）計算的飛機上3部IRS（慣性基準系統）的加權平均值； 2. GPIRS位置（FCOM手冊中為GPS位置）。A320系列飛機有2套GPS系統，2套GPS系統的接收機分別在MMR（多模式接收機）1和2中，MMR接收到的GPS信號傳遞給IRS，每部IRS獨立選擇信息源，計算混合IRS/GPS位置，即為GPIRS位置； 3. 無線電位置。A320系列飛機的FMGC使用同側或對側的導航設備計算的無線電位置； 4. FM位置。A320系列飛機的FMGC使用前面提到的3種位置，加上一定的修正，計算的飛機的飛行位置。 在飛行過程中，GPIRS位置數據被飛行管理系統FMS不斷進行精度標準和完整性標準測試，如果滿足要求，GPIRS位置數據和MIX IRS位置數據即會被用于計算飛機的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：
如果精度標準（HIGH/LOW）和完整性標準其中一個沒有通過測試，FMS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信息出現的邏輯中提到了精度標準和完整性標準。根據上文提到的RAIM預測的基礎知識，RAIM預測空洞即意味著飛機GPS位置不可靠，這會不會導致精度標準和完整性標準通不過測試？假設是的話，那本文提到的問題就有了答案：RAIM預測空洞可能會導致GPIRS 位置數據通不過FMS的精度標準和完整性標準測試，導致FM位置只能使用MIX IRS位置數據和無線電位置數據更新，觸發GPS PRIMARY LOST信息。接下來我們需要深入探究GPS PRIMARY LOST觸發邏輯中提到的精度標準和完整性標準。 三、GPS PRIMARY LOST FMGC引入了一個概念叫EPU（不確定位置預測 Estimated Position Uncertainty），在GPS IRS導航方式下， EPU的計算公式為 這里的FOM英文為Figure of Merit，即GPS的品質因素。這是容易忽略但又很關鍵的一個概念，我們先來看EPU的使用。 A320系列飛機的FMS即飛行管理系統將EPU與要求的導航性能RNP值進行比較，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現，EPU值的大小又受FOM值的影響。在空客公司的一本技術資料A320 Family Instructor Support 里，筆者找到了對GPS精度和FOM的詳細描述： 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，飛機視野里的衛星星座和衛星的高度決定了FOM值的大小。RAIM預測要解決的不就是飛機視野里是否有數量足夠、分部合適、遮蔽角等滿足要求的衛星嗎？所以到這里，我們可以得出結論1： RAIM預測空洞是準確的，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觸發邏輯中的精度就是指這個。 完整性標準又是指什么呢？A320系列飛機FCOM手冊中對此的解釋是“探測失效并對其提供警告的能力。該標準指示機組對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，我們可以得出結論2：如果RAIM預測空洞是準確的，GPIRS位置數據將無法通過完整性標準測試，導致出發GPS PRIMARY LOST信息。 四、答案 通過上文的分析及我們得出的結論1和結論2，我們對本文提出的問題：如果RAIM預測空洞會對我們的飛行產生什么樣的影響就有了答案：RAIM預測空洞，有且僅有可能導致A320系列飛機GPIRS 位置數據通不過FMS的精度標準和完整性標準測試，觸發GPS PRIMARY LOST信息（需要特別注意，GPS PRIMARY LOST信息不是僅由RAIM預測空洞導致，還有很多其他因素，即RAIM預測空洞是GPS PRIMARY LOST的充分但不必要條件）。換句話說，如果飛機在空中一直是GPS PRIMARY，沒有出現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的RAIM功能是完好的，RAIM預測空洞是不準確的。 |
