Navigation basée sur la performance (PBN)

Glossaire PBN

PBN signifie Performance Based Navigation

Suivant la phase de vol, les exigences PBN peuvent être satisfaites par :

• Les constellations GNSS (Global Navigation Satellite System) de base, comme le GPS en association avec des systèmes de renforcement (tel que l’ABAS ou le SBAS) ;
• Les aides radio à la navigation (navigation VOR/DME ou DME/DME).

Pour chaque phase de vol sont établies des spécifications de performance à respecter.

Routes ATS pour les opérations en route : spécification de navigation RNAV 5

La spécification de navigation RNAV 5 exige que l’équipement de bord conserve une précision latérale et longitudinale de navigation le long de la route de 5 NM ou mieux pendant au moins 95 % du temps de vol total. Cette spécification n’impose pas de moyen bord de surveillance et d’alerte de la performance de navigation. 

Itinéraires SID ou STAR : spécification de navigation RNAV 1

La spécification de navigation RNAV 1 exige que l’équipement de bord conserve une précision latérale et longitudinale de navigation le long de la route de 1 NM ou mieux pendant au moins 95 % du temps de vol total. Cette spécification n’impose pas de moyen bord de surveillance et d’alerte de la performance de navigation. 

Procédures d’approche : spécification de navigation RNP APCH

Les procédures d’approche finale RNP (Required Navigation Performance) nécessitent un moyen bord de surveillance et d’alerte de la performance de navigation pour la trajectoire suivie.

A cet effet, l’équipement de bord utilise un système de renforcement soit ABAS (Airborne Based Augmentation System), soit SBAS (Satellite Based Augmentation System) tel que EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) pour l’Europe. 

Le système ABAS renforce, pour un aéronef donné, les constellations GNSS de base en fournissant des informations d’intégrité.

Le système SBAS renforce, sur une région donnée, les constellations GNSS de base en diffusant des informations d’intégrité et de correction par le biais de satellites géostationnaires. De tels systèmes nécessitent des stations terrestres de réception, situées à des points clefs. 

Les procédures d’approche RNP sont publiées sur une carte dénommée RNP RWY xx qui propose trois types de minima opérationnel.

La conduite de procédures d’approche RNP APCH n’impose pas d’autorisation opérationnelle spécifique.

Lors d’approches PBN avec guidage vertical, l’amélioration de la conscience de la situation des équipages et les approches stabilisées sont possibles par la fourniture d’un guidage vertical. Cela permet notamment aux pilotes de réaliser de procédures standardisées, en particulier sur les aérodromes IFR secondaires.

En complément des procédures d’approche RNP, il existe deux autres types de procédures d’approche PBN :

• Les procédures d’approche RNP AR : Spécification de navigation RNP AR APCH

Les procédures d’approche finale RNP AR (Authorization Required) réclament un niveau supérieur de performances de navigation plus à même de surmonter le problème de l’accès aux aéroports situés dans des environnements riches en obstacles, par exemple, et facilitent l’évolution de la gestion du trafic aérien (ATM). Ces procédures obligent l’exploitant à répondre à des exigences supplémentaires concernant les aéronefs et les équipages et à obtenir une autorisation opérationnelle de l’autorité de surveillance de l’État.

• Les procédures d’approche RNP (VPT) : procédures de manœuvres à vue sur trajectoire prescrite avec support d’un guidage PBN

La précision de navigation des avioniques actuelles et la souplesse de construction d’une trajectoire PBN, associées au principe de la manœuvre à vue permettent de proposer des trajectoires qui répondent aux enjeux environnementaux en considérant au mieux les zones urbanisées tout en optimisant la distance parcourue et le profil de descente (CDO). Ces procédures n’obligent pas l’exploitant à répondre à des exigences de type RNP AR concernant les aéronefs et les équipages, mais nécessitent toutefois d’obtenir une autorisation opérationnelle de l’autorité de surveillance de l’État.

Enfin, les bénéfices des opérations PBN peuvent également être exploitées dans le cadre de procédures de type « PBN to ILS », qui allient la souplesse de construction d’une trajectoire d’approche initiale PBN à la performance d’une approche de précision ILS. Ces dispositifs favorisent en particulier les opérations en descente continue.

Le déploiement PBN à la DSNA

La DSNA, un leader dans la mise en œuvre de procédures d’approche PBN

Concernant les procédures d’approche, le taux de conformité DSNA aux exigences du règlement PBN qui, en juillet 2025, est de 98 %, sera d’ici fin 2025 à 100 %.

Les nombreuses publications de procédures d’approche PBN avec guidage vertical , soit avec minima LPV (performance Localizer avec guidage vertical), soit avec minima LNAV / VNAV ( Lateral NAVigation & Vertical NAVigation ) sur la quasi-totalité des extrémités de piste  fournissent aux exploitants d’aéronefs un moyen d’accès supplémentaire, en particulier sur un certain nombre de pistes pour lesquelles une approche de précision ne pouvait être mise en œuvre, l’accès étant ainsi soumis aux seuls minima opérationnels des procédures d’approche à vue.

Le niveau d’équipement des aéronefs est essentiel pour permettre le déploiement d’approches PBN et maximiser leurs bénéfices pour les usagers.

Concernant les itinéraires SID et STAR, 143 pistes sont dotées de SID RNAV 1 et 138 pistes sont dotées de STAR RNAV 1, soit des taux de déploiement de plus de 90%. 

Enfin toutes les routes ATS sont désormais RNAV 5 : La mise à jour des publications de l’AIP en conformité avec les dispositions RNAV 5 du règlement PBN a été réalisée.

Que voulez-vous savoir sur la stratégie PBN de la DSNA ?

Pourquoi valoriser les approches RNP (avec minima LPV) ?

Les procédures LPV proposent des minima identiques aux procédures ILS CAT I.

La technologie SBAS est aussi fiable et aussi performante que les opérations ILS CAT I et peut donc compléter le service ILS en fournissant des minima opérationnels identiques et le maintien d’une accessibilité sûre et optimale. Le guidage latéral et vertical fourni par un SBAS tel qu’EGNOS est gratuit et n’a pas de coûts d’infrastructure aéroportuaire.

Le SBAS permet ainsi de répondre pleinement aux exigences de performance pour la navigation et la surveillance de la trajectoire : sécurité, accessibilité, précision et intégrité.

Par ailleurs ces opérations ne nécessitent pas d’entraînement spécifique pour les équipages. 
 

La première mise en service d’approche SBAS CAT I en Europe a eu lieu à Paris CDG le 28 Avril 2016. Les compagnies aériennes et les constructeurs d’avions ont depuis presque 10 ans la possibilité d’observer clairement que la technologie SBAS permet de garantir beaucoup plus l’accessibilité de l’aéroport que les autres types d’approches RNP. Les bénéfices opérationnels, en plus des standards très élevés en matière de sécurité notamment fournis par EGNOS, renforcent la conviction de la DSNA que le SBAS (Système Based Augmentation System) est une technologie clé dans la modernisation de son infrastructure d’aides à la navigation.

La DSNA a été pionnière dans le déploiement de ces procédures afin de mettre à disposition les bénéfices apportés par EGNOS à tous les usagers aériens et encourager ainsi le retrofit.

Quelle est la position de la DSNA sur les approches RNP avec minima LNAV/VNAV ?

Aujourd’hui, les procédures d’approche avec minima LNAV-VNAV basées sur l’information barométrique sont les approches de navigation par satellite les plus couramment utilisées par les compagnies aériennes, mais ces opérations présentent une vulnérabilité dans la mesure où la gestion du plan vertical dépend de la valeur du QNH inséré par l’équipage dans les systèmes embarqués.

Les conséquences de cette vulnérabilité ont été mis en exergue ces dernières années au travers de plusieurs incidents graves dont le dernier en date est l’incident du 23 mai 2022 de l’aéronef A320 immatriculé 9H-EMU à Paris CDG.

L’étude menée par la DSNA a permis de déterminer que le taux d’incohérence entre le QNH affiché à bord et le QNH enregistré par les systèmes de contrôle du trafic aérien est particulièrement élevé (de l’ordre de 1 pour 1000 pour des erreurs supérieures ou égales à 2 hPa et de l’ordre de 1 pour 10000 pour des erreurs supérieures ou égales à 10 hPa), conduisant à un écart significatif entre le niveau de sécurité attendu et le niveau de sécurité assuré. Cette situation conduit l’autorité de surveillance de l’État, responsable de l’approbation des minima opérationnels d’aérodrome, à prévoir le relèvement des minima des procédures d’approche RNP avec minima LNAV/VNAV et des procédures d'approche RNP AR.

Ce retour d’expérience confirme le positionnement de la DSNA en faveur des procédures LPV qui offrent de nombreux bénéfices en termes de disponibilité (pas de RAIM), d’accessibilité (minima LPV) et de sécurité (indépendant du QNH).

Quelle est la position de la DSNA sur la RNP 1 et le RADIUS TO FIX ?

Hormis pour des besoins spécifiques spécifiques, la spécification de navigation RNAV 1 est retenue pour les SID et STAR. La DSNA réserve la publication de trajectoires PBN conformes à la spécification RNP 1 aux cas où l’utilisation d’un virage guidé de type « Radius to Fix (RF) » est nécessaire, ou bien lorsque le confinement des trajectoires autour de la trajectoire prescrite - qui est une exigence RNP 1 - est un atout important. En effet dans les autres cas, la spécification RNAV 1 est plus performante : elle est accessible à plus d’aéronefs, et elle peut être utilisée directement en mode navigation de surface utilisant les DME comme source de positionnement (pour les aéronefs équipés) en cas de perte ou dégradation du signal du GNSS alors que ce mode n’est pas certifié, à de très rares exceptions près, pour les avioniques RNP 1.

La DSNA compte-t-elle déployer des procédures RNP AR et RNP (VPT) ?

La DSNA est engagée depuis de nombreuses années dans des déploiements PBN ambitieux et variés. La DSNA est ainsi le prestataire de services de navigation aérienne européen ayant jusqu’à présent déployé le plus grand nombre de trajectoires PBN, mais aussi dont la diversité est la plus grande. 

En sus des procédures d’approche RNP, demandées par le règlement PBN, la DSNA travaille à la recherche de solutions qui permettent de publier des procédures sur les extrémités de piste où il n’est présentement pas possible de le faire. La DSNA travaille ainsi à la mise en place de procédures de type RNP AR APCH, procédures avancées qui requièrent un équipement spécifique des exploitants aériens pour améliorer l’accessibilité de certaines extrémités de piste. Le développement de ces procédures se fait en étroite collaboration avec les compagnies qui en expriment le besoin.

Depuis plus de 10 ans, la DSNA travaille en étroite collaboration avec Air France, sur la mise en œuvre de procédures de manœuvres à vue sur trajectoire prescrite avec support d’un guidage PBN. . Depuis 2015, , plusieurs évaluations ont été menées par la DSNA avec Air France à Bordeaux et à Nice et les retours positifs incitent désormais la DSNA à se lancer dans la mise en œuvre opérationnelle de ces procédures appelée RNP (VPT). Un point est commun à ces procédures : l’utilisation d’un segment courbe pour rejoindre l’axe de la piste et une descente de type CDFA en disposant de conditions visuelles. Aussi la stratégie de la DSNA est de mettre en œuvre le concept établi dans la partie 1 de la circulaire OACI n°359, à savoir les procédures RNP (VPT) fondées sur une trajectoire RNP AR. La première procédure RNP (VPT) a été mise en service à Bordeaux en janvier 2024, d’autres sont en cours d’étude comme à Marseille où un environnement riche en obstacles est également un problème et conduit à la nécessité d’une forte pente à suivre par les équipages. Le développement de ces procédures se fait en étroite collaboration avec les compagnies qui en expriment le besoin.

Regard vers l’avenir avec le GBAS CAT II / III ?

Un système de renforcement au sol (GBAS) est un système qui prend en charge l’augmentation de la constellation GNSS de base, au niveau de l’aéroport, pour toutes les phases d’approche : l’atterrissage, le départ et les opérations de surface. Bien que l’objectif principal du GBAS est de fournir l’assurance de l’intégrité, il augmente également la précision du signal.

La DSNA soutient la R&D pour le GBAS CAT II / III et a signé en juillet 2021 un MoU pour participer au consortium European GBAS Growth (EGG) en visant au déploiement à terme d’un GBAS pour des opérations CAT III pour Paris CDG. Les études se poursuivent en considérant divers scénarios. L’objectif visé est une amélioration substantielle de la performance de l’aéroport dans des conditions de faible visibilité.

Quelle est la position de la DSNA vis-à-vis du GBAS CAT I?

Pour les opérations CAT I, la DSNA ne prévoit pas de déployer de système GBAS, compte tenu des coûts relativement importants associés, et compte tenu de la disponibilité d’approches ILS CAT I ou PBN SBAS CAT I, ces dernières devant d’ailleurs être disponibles avant 2030 sur l’ensemble des extrémités de piste aux instruments, des minimums LPV (soit SBAS CAT I soit APV 1 SBAS) étant disponibles depuis janvier 2024 en application du règlement PBN.

De l'ILS vers la PBN

Les objectifs du plan de rationalisation des ILS

En 2016, la DSNA a finalisé son plan de rationalisation des ILS (Instrument Landing System).

L’ILS est un système onéreux d’aide à l’atterrissage car il nécessite l’installation d’émetteurs et d’antennes Localiser et Glide à chaque extrémité de piste équipée. La DSNA supporte l’ensemble de ces coûts auxquels s’ajoutent les frais de maintenance opérationnelle sur tous les aérodromes équipés dont elle à la charge.
La rationalisation du réseau des ILS de la DSNA menée en parallèle avec le plan de mise en service de procédures PBN a fait baisser ses coûts internes. Cette stratégie « aide à la navigation » est une stratégie globale qui participe à la réduction de la redevance pour services terminaux de la circulation aérienne (RSTCA).

Une méthode collaborative et cohérente

Une méthode collaborative et cohérente

La DSNA a défini une liste de critères cohérents afin d’identifier les aérodromes pour lesquels elle ne maintiendra plus les ILS en condition opérationnelle. Compagnies aériennes, exploitants aéroportuaires et associations représentatives ont été régulièrement consultés afin d’aboutir à un accord équilibré. Les éléments suivants ont été pris en compte :

• la distance maximale entre deux aérodromes équipés d’un ILS,
• la publication et mise en service systématique de procédures d’approche PBN avant tout retrait,
• une étude météorologique poussée sur chacun des aérodromes considérés.

RESEAU ILS EN 2015

RESEAU MINI ILS DEPUIS 2016

En vert : ILS repris par les exploitants aéroportuaires