PBN-/RNP-Genauigkeit
RNP-Werte, Genauigkeit und Containment mit animierter Route und animiertem Flugzeug; die genauen Unterschiede zur vereinfachten Darstellung bleiben gewahrt.
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RNAV x und RNP x bezeichnen eine laterale Genauigkeit in nautischen Meilen: Der Total System Error (TSE) muss mindestens 95 % der Flugzeit innerhalb von ±x bleiben (AIM 1-2-1 b 2 (e)). Das grüne Band in der Darstellung ist diese Genauigkeit; das Histogramm daneben, im selben Quermaßstab, zeigt, wo dieser Flug tatsächlich war, gegenüber der Glockenkurve des Modells.
Der TSE hat drei Teile. Path Definition Error (PDE): der vom Navigator aufgebaute Pfad gegenüber dem gewünschten Pfad — mit einer gültigen Datenbank vernachlässigbar. Flight Technical Error (FTE): wie weit das Flugzeug vom Pfad des Navigators entfernt ist — das ist der einzige Teil, den das CDI zeigt. Navigation System Error (NSE): wie weit die wahre Position von der vom Navigator berechneten abweicht. Unabhängige Fehler addieren sich als Wurzel aus der Quadratsumme ihrer 95-%-Werte (die Balken unter der Route).
RNP ist RNAV mit bordseitiger Leistungsüberwachung und Alarmierung (AIM 1-2-2 a). RNP-Spezifikationen schützen zusätzlich den doppelten Genauigkeitswert (die roten gestrichelten Linien): Die Wahrscheinlichkeit, ohne Alarm darüber hinaus zu sein, muss unter 1 zu 100,000 liegen. Diese Bedingung ist strenger als die 95-%-Bedingung, daher alarmiert der Monitor, sobald der Navigator eine der beiden nicht mehr sicherstellen kann — vergleichen Sie die Szenarien RNP 1 und RNAV 1 bei derselben Verschlechterung.
Der Monitor prüft das Navigationssystem, nicht Ihr Fliegen: Ziehen Sie das Flugzeug (oder verwenden Sie „Drift“), und es erscheint kein Alarm, egal wie weit Sie abweichen (ICAO Doc 9613 Vol II Part A 2.3.10.5). Halten Sie die Querablage innerhalb des halben RNP-Werts; kurze Abweichungen bis zum vollen Wert sind nur während und direkt nach Kurven zulässig (AC 90-105A 6.2). „1 Stunde fliegen“ füllt die Statistik sofort; „Neuer Flug“ zieht neue Zufallsfehler.
Annahme: eine vereinfachte Visualisierung. Jeder Fehler ist eine mittelwertfreie Gaußverteilung, beschrieben durch ihren 95-%-Wert (die Annahme von ICAO Doc 9613 Vol II Part A 2.2.1); FTE und NSE wandern über die Zeit mit beispielhaften Korrelationszeiten (20 s und 120 s); der PDE ist eine Konstante je Flug; nur ein gerades Segment (keine Kurven); der konzeptionelle Monitor kennt den NSE exakt und nimmt die FTE-Toleranz der Spezifikation an. Der Standard-NSE (0.05 NM), die Drift- und Verschlechterungsraten und die FTE-Toleranz für RNP AR (der halbe Wert) sind beispielhaft, keine FAA-Werte. Echte Geräte berechnen und melden ihre Leistung auf eigene Weise und mit eigenen Begriffen — verwenden Sie das AFM und das Avionik-Handbuch.
Budget: TSE95 = √(PDE95² + FTE95² + NSE95²); σ = TSE95 ÷ 1.95996. Modellanteil der Zeit innerhalb von ±Genauigkeit = 1 − erfc(Genauigkeit ÷ (σ√2)); Wahrscheinlichkeit jenseits von 2 × Genauigkeit = erfc(2 × Genauigkeit ÷ (σ√2)). Genauigkeitsbedingung: TSE95 ≤ Genauigkeit (σ ≤ Genauigkeit ÷ 1.96). Containment-Bedingung: Wahrscheinlichkeit ≤ 10⁻⁵, d. h. σ ≤ 2 × Genauigkeit ÷ 4.417 = Genauigkeit ÷ 2.21 (ICAO Doc 9613 Vol II Part A 2.3.10.2 rundet das auf Genauigkeit ÷ 2.23) — die strengere der beiden.
Konzeptioneller Monitor (nur RNP-Spezifikationen): Bei vernachlässigbarem PDE und der FTE-Toleranz der Spezifikation alarmiert er, wenn die NSE-Schätzung √(T² − FTE²) überschreitet, wobei T = der kleinere der beiden obigen TSE95-Grenzwerte. Toleranzen: RNAV 2 1.0 NM, RNAV 1 0.5 NM (AC 90-100A 8 a); RNP 2 1 NM (AC 90-105A E.4.1); RNP 1 0.5 NM mit Autopilot oder Flight Director, 0.8 NM von Hand geflogen (C.3.1); RNP APCH 0.5 NM Initial / Intermediate / Missed, 0.25 NM Final (A.3.1.2); RNP 0.3 0.25 NM (D.4.1). Beispiel: RNP APCH Final, FTE 0.25 NM → der NSE darf 0.092 NM nicht überschreiten.
Simulation: FTE und NSE sind Gauß-Markov-Prozesse erster Ordnung mit stationärer Einheitsvarianz, skaliert mit σ (ihre Langzeitverteilung ist genau die Gaußverteilung des Budgets — durch Tests geprüft); der PDE wird einmal je Flug gezogen; der Versatz des Piloten wird zum FTE addiert. Die CDI-Nadel = −FTE ÷ Vollausschlag (RNAV 2 und RNP 2 ±2 NM, RNAV 1, RNP 1 und RNP APCH ±1 NM, Endanflug und RNP 0.3 ±0.3 NM: AC 90-100A 10 b (9), AC 90-105A). Eine Stichprobe pro Sekunde speist das Histogramm (Klassen von 1/10 des Genauigkeitswerts).
- ICAO Doc 9613, Performance-based Navigation (PBN) Manual, 4th ed. 2013, Vol. II Part A ch. 2: 2.2.1 — path definition, flight technical and navigation system errors, assumed independent, zero-mean and Gaussian, the total system error with the root-sum-square standard deviation; 2.3.10.1–2.3.10.2 — accuracy for 95 % of the flight time and the 10⁻⁵ probability of exceeding twice the accuracy value without annunciation (standard deviation at most accuracy ÷ 2.23 versus accuracy ÷ 1.96); 2.3.10.5 — on-board performance monitoring is not error monitoring (no alert when the FTE grows); Table II-A-2-1 — RNAV: TSE distribution not bounded
- FAA Advisory Circular 90-105A (2016), 4.2–4.3 (PDE considered negligible; TSE = vector sum of FTE, PDE and NSE), 6.2 and C.7.4.5 (cross-track error limited to half the RNP value, brief deviations in turns up to the RNP value); FTE allowances A.3.1.2 (RNP APCH 0.5 NM, final 0.25 NM), C.3.1 (RNP 1 0.5 NM with autopilot or flight director, 0.8 NM manual), D.4.1 (RNP 0.3 0.25 NM), E.4.1 (RNP 2 1 NM); alerting A.3.4 (2 NM / 0.6 NM with 10⁻⁵), C.3.4, E.4.2; A.7.1.8 and D.9.10 (notify ATC of any loss of the RNP capability); full-scale deflections ±1 NM / ±0.3 NM (A.3), ±0.3 NM (RNP 0.3)
- FAA Advisory Circular 90-100A Change 2, para. 8 a (1)–(2) (RNAV 2 FTE 1.0 NM, RNAV 1 FTE 0.5 NM) and 10 b (9) (full scale ±1 NM for RNAV 1, ±2 NM for RNAV 2)
- Aeronautical Information Manual 1-2-1 b 2 (e) — the RNAV x / RNP x number is the lateral accuracy in NM achieved at least 95 percent of the flight time; RNAV 1 and RNAV 2 uses
- Aeronautical Information Manual 1-2-2 a — RNP is RNAV with on-board performance monitoring and alerting (OBPMA); b 1 — RNP applications account for errors at a multiple of the accuracy value (for example twice); b 1 (a) (1)–(9) — RNP APCH, RNP AR APCH, RNP 1, RNP 2, RNP 0.3; d NOTE — estimated position uncertainty (EPU), also called ANP or EPE; TBL 1-2-2 — RNP AR approach segments 0.1 to 1.0
- Model choices of this tool (stated on the page): Gaussian errors described by their 95 % values; FTE and NSE varying over time with illustrative correlation times (20 s and 120 s); a straight route segment; a conceptual monitor that knows the NSE and assumes the specification's FTE allowance; an illustrative default NSE of 0.05 NM, illustrative drift and degradation rates and an illustrative RNP AR FTE allowance (half the value)
- Garmin G1000 Pilot’s Guide for Cessna Nav III, 190-00498-08 Rev. A (system software 0563.30 or later), pp. 56-68 — the glass HSI option (Indicator: HSI (glass)): heading-up compass card, course pointer with a two-dot deviation scale (full scale as on a mechanical CDI for VOR and LOC), green for VOR / LOC and magenta for GPS, flight-phase and OBS / SUSP annunciations, glideslope / glidepath indicator; an equipment example, not a statement about every glass display