arinc 424 航空資料庫編碼」 出國報告書 · 2015-07-08 · 提要表 計畫編號...

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出國報告(出國類別:進修) ARINC 424 航空資料庫編碼」 出國報告書 服務機關: 民用航空局 姓名職稱: 邢仁杰技士 派赴國家: 瑞士 出國期間: 104/2/21~104/3/1 報告日期: 104/6/1

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出國報告(出國類別:進修)

「ARINC 424 航空資料庫編碼」

出國報告書

服務機關: 民用航空局

姓名職稱: 邢仁杰技士

派赴國家: 瑞士

出國期間: 104/2/21~104/3/1

報告日期: 104/6/1

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提要表 計 畫 編 號 FSFT-CAA-104-6-6

計 畫 名 稱 ARINC 424航空資料庫編碼課程

報 告 名 稱 ARINC 424航空資料庫編碼訓練

出國人員 姓名 服務單位 職稱 職等

邢仁杰 飛航管制組 技士 七職等

出 國 地 區 瑞士

參 訪 機 關 如無免填

出 國 類 別 ■實習(訓練)□其他(□研討會 □會議 □考察、觀摩、參

訪)

出 國 期 間 104年 2月 21日-104年 3月 1日

報 告 日 期 104年 6月 1日

關 鍵 詞 ARINC 424航空資料庫編碼

報告書頁數 26

報告內容摘

民航業界為了減輕駕駛員工作負擔並增進導航資料解讀正確性

與操作精確性,並整合其他功能如燃油經濟效益控制等,現代飛

航作業大多建議優先使用機載之飛航管理系統 (Flight

Management System, FMS)來執行各種儀航程序,以便達成前述各

種目標。然而 FMS 中很重要的一部分就是資料庫本身,若無適當

的資料庫,FMS 其他部分也因沒有參考的飛行路徑等資訊而會無

法發揮自動導航、自動飛行操作或其他各種輔助功能。

ICAO 目前政策與規範已逐步朝向儀航程序需提供相關導航資料

庫資訊,儀航程序設計人員也需要具備相關知識,程序設計成品

才能與業界行之多年的 ARINC 424 規定互相結合。

參加本課程除可獲得航空資料庫編碼實務作業知識外,也可體認

到法規面與技術面結合的困難點、以及目前仍有部分作業國際上

尚未被統一明確律定等現實面,未來需隨時掌握國際間最新做法

並適時檢討本國法規。

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目錄

一、 目的 ........................................................................................... 3

二、 過程 ........................................................................................... 4

三、 課程內容概述 ............................................................................ 6

四、 心得 ......................................................................................... 20

五、 建議事項 .................................................................................. 24

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一、 目的

傳統上飛航中的導航工作主要是靠駕駛員參考紙本航圖上的圖示與文字敘

述,解讀出程序設計人員與航圖製作者希望的飛行路徑,再參考各種儀表的指示

進行一系列的飛航操作,然而不同駕駛對同一張航圖可能解讀不同,為了詳細閱

讀航圖上的大量資訊也同時增加了工作負擔並占用注意力,甚至航圖本身也可能

出現圖示與文字意涵不盡相同而造成困擾。民航業界為了減輕駕駛員工作負擔並

增進導航資料解讀正確性與操作精確性,並整合其他功能例如燃油經濟效益控制

等,現代的飛航作業中,航機製造商與航空公司均大多建議優先使用機載之飛航

管理系統(Flight Management System, FMS)來執行各種儀航程序,以便達成降低油

耗、增加自動化並降低駕駛員工作量等目標。然而 FMS 中很重要的一部分就是

資料庫本身,如果沒有適當的資料庫,FMS 其他部分也因沒有參考的飛行路徑等

資訊而會無法發揮自動導航、自動飛行操作或其他各種輔助功能。依照國際民航

組織(ICAO)對性能導航(Performance-Based Navigation, PBN)相關儀航程序之規範

與建議,程序發布時也需要一併將詳細資料以制式化的方式,以減少後端航空資

料處理過程中所可能產生的資料完整度與正確性問題,甚至於對傳統程序亦已有

類似要求。

本次課程主要針對儀航程序設計人員所開設,並非針對專業 ARINC 424 編碼作

業人員所需,過去極少有此類課程。目前專業編碼人員大多由編碼公司自行內部

訓練,並不對外開放。本局為配合 ICAO 政策與規範已逐步提供 PBN 儀航程序及

相關導航資料庫資訊,故 ARINC 424 編碼業務已不再像過去只單獨由編碼公司的

編碼專家一手包辦,儀航程序設計人員也需要具備相關知識,程序設計成品才能

與業界行之多年的 ARINC 424 規定互相結合,以減少發生設計成果符合儀航程序

規範但業界卻無法將之納入導航資料庫的狀況(例如現階段 NDB 進場程序或

NDB/DME 圓弧飛行 FMS 仍無法以 ARINC 424 資料自動導航)。然而迄今儀航程序

設計訓練課程本身並不著重航空資料庫這個課題,因此特地派員參加本訓練,以

期使我國未來各種飛航服務更符合 ICAO 之規範精神、確保航空情報之正確性並

提供更優質之飛航服務。另一方面,也希望站在民航主管機關的角度並透過業界

的技術面觀點切入,檢視民航相關法規是否對這些新技術適切地加以規範,消彌

各種有害飛安的危害因子。

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二、 過程

(一) 行程紀要

2015/2/21 ~ 2/22 搭機由臺北經法蘭克福前往瑞士蘇黎世

2015/2/23 ~ 2/28 於蘇黎世飛航訓練中心(ANI)參加訓練課程

2015/2/28 ~ 3/1 搭機返回臺北

(二) 課綱摘要及本次訓練基本環境介紹

1、 課綱摘要

(1) 航空資料處理鏈

(2) 飛航管理系統(FMS)簡介及裝備製造商與性能限制概述

(3) ARINC 424 規格簡介

(4) Path Termination 概念及可用組合、航點命名原則、路徑分類

(5) 資料蒐集與處理流程

(6) 標準儀器離場程序(SID)編碼

(7) 標準儀器到場程序(STAR)編碼

(8) 儀器進場程序(IAP)編碼

(9) 實作演練

2、 飛航訓練中心、講師背景與課程進行概要說明

飛航訓練中心(Air Navigation Institute, GmbH)係一家位於瑞士之飛航訓

練公司。除本課程外,亦提供儀航程序設計訓練、大地測量學、航圖繪

製、飛測駕駛員訓練等課程。其公司創辦人為 Beat Zimmermann,目前亦

擔任國際民航組織儀航程序專家小組 (Instrument Flight Procedure

Panel/IFPP,負責撰寫儀航程序設計規範等工作)之主席。該訓練中心目前

並無自有訓練場地,故本次訓練係於蘇黎世大學終身學習中心(Zentrum für

Weiterbildung, University of Zürich)辦理,其他課程大多亦選擇蘇黎世附近

場地辦理。

本次課程實際授課是由 Christian Freiesleben 先生擔任講師,目前任職

於瑞士聯邦民航辦公室(Federal Office of Civil Aviation),負責航空情報作業

之查核與檢查工作。其過去工作經驗包括於 SkyGuide 公司之航空情報部

門,亦曾服務於 Lufthansa System 與瑞士航空飛航支援部門從事儀航程序

編碼工作。

本課程進行方式如同課綱所列,以課堂講授為主,課程進行中也安排

了實作演練,實際對真實的各國離場、到場等儀航程序練習編碼作業,

並檢討各種作法的優缺點。在課程最後一天,另外邀請了 Lufthansa System

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的 FMS資料部門負責人Christoph Kleiner前來分享航空資料處理及編碼實

務心得,並就學員提問議題檢視該公司正式用於 FMS 的資料,同時也對

學員各種問題進行問答。

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三、 課程內容概述

(一) ARINC 424 概述

ARINC 424 編碼規格為航空電子工程委員會(Airlines Electronics Engineering

Committee,AEEC)對航空資料準備(preparing/assembly)以及傳遞交換(transmission)

所研商制定的業界標準,規格制訂後則交由 ARINC 公司出版供各界使用,並非由

ARINC 自行制定。ARINC 424 最早是在 1975 年由 Jeppesen 公司所提出,其主要

目的是因應 1970 年代初期 DC-10 問世,而 DC-10 是首架具有 FMS 能力的航機,

為了滿足其相對應之導航資料庫(Navigation Database, NavDB,業界也可能縮寫為

NDB)需求,勢必需要相對應的技術規格與規範。換言之,ARINC 是業界對處理航

空資料共同制定出的遊戲規則或技術解決方案,而不是由 ICAO 或 FAA 等在 FMS

或導航資料庫出現前就先想好的一整套官方規範。經過多年演進,目前已經修訂

至第 20 版,並且正在著手第 21 版的修編事宜。依照過去幾年的改版頻率,有可

能在 2015 年後半或 2016 年正式發布。

目前 ARINC 424 規格在業界的實際運用主要是由編碼公司(例如 Jeppesen 或

Lufthansa System)將航圖上的各種資訊按既定表格格式填妥後傳遞予 FMS製造商

(例如 Honeywell、Rockwell Collins 等)這個階段,前段由官方資訊(例如 AIP)傳遞至

編碼公司仍然是透過傳統的航空情報發布途徑,並不涉及 ARINC 424 規格。但另

一方面,美國 FAA 已進一步於儀航程序完成設計公告時予航圖一併發布於網頁,

期使傳遞過程不致有任何解讀疑義,後續也會加以說明。而 FMS 製造商完成編

譯後則是採機務維修傳遞的流程,目前並非受航空情報傳遞相關規範或 ARINC

424 所約束。

自 1970 年代以來的裝備發展,航機性能已從 DC-10 時代只能執行航路階段點

對點飛行,演進至可以依照資料庫及航機本身定位能力執行離場、進場以及各種

複雜飛行路徑之終端儀航程序。此外,ARINC 公司或 AEEC 除了 ARINC 424 規範

外,也有 500/600/700 系列等其他版本規範,但考量今日飛航中的機種大約都在

1980 年代就已完成設計並實際製造生產,這些機種的裝備能力大部分很可能僅

能符合當時所出版的 ARINC 424 第 16 版。另一方面,ARINC 400 系列中也不只

424 一種,例如 ARINC 429 就是用於機載裝備間的資訊交換,以本局新飛測機為

實際範例,FMS 的資料是透過 ARINC 424 格式由編碼公司傳遞至 FMS 製造商,但

後艙飛測系統與前艙 FMS 資料交換或輔助顯示飛測資訊等則是運用 ARINC 429

規格。

然而隨著業界對航空情報資料正確性與完整性的重視,前述資料傳遞流程中航

空資料(包含 AIP、航圖等)以既有的航空情報發布方式傳遞至編碼公司,以及後

段編碼公司將成品傳遞予 FMS 製造商,這兩個階段被發現其實過去的作法並未

正式被航空情報或其他規範律定任何詳細作業要求。歐洲國家與美國已開始針對

航空情報品質(Aeronautical Data Quality, ADQ)逐步提出建議,歐盟國家因歐盟法

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規強制性,更進一步將 EUROCAE ED-76、ED-77 落實為強制性法令,後續心得與

建議中也會再加以討論。本局目前儀航程序設計成品交予航空情報人員這段流程

與大多數國家作法類似,屬於機關內部作業流程,未來也可能被納入相關資料整

體傳遞環境控管的範圍,以確保資料傳遞的過程無誤。

另在此也一併說明,ARINC 本質上是一家公司,2013 年已被 Rockwell Collins

公司所併購,成為旗下子公司,除了處理前述技術規範出版事宜,目前與 SITA

公司也是世界上兩大航空通訊服務商,提供例如 CPDLC 及 DCL 等所需要的地面

電台通信網路服務。

(二) ARINC 424 資料架構與格式

前面已經大致說明 ARINC 424 是一種航空資料準備以及傳遞交換的資料格式,

因此牽涉到資料內容架構安排與各類資料格式兩大議題。先摘錄 ARINC 424 中所

提供的資料內容架構示意圖如下:

ARINC 424 導航資料主要架構示意

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由上圖可看出,資料庫主要先分成兩大塊,首先是標準資料庫部分,也就是按

照正常航空情報資料獲得的官方資訊,這個部分是全球通用。但另一方面,考量

到區域市場需求(部分航空公司僅經營區域航線,不須使用價格較高之完整全球

資料庫服務)及航機裝備限制(舊型 FMS 記憶體容量極小,未必能載入全球資料

庫),再依地理區域劃分為幾個區塊。右半部則是航空公司客製化資料庫內容部

分,會依不同航空公司作為區分,可以包含公司航線(company route)或特定特殊

授權非公開儀航程序等。

另外 ARINC 424 資料庫中包含的導航資料相當多,包含了最基礎的跑道資料、

機場相關訊息、助航設施(無線電頻率、識別、經緯度位置),也包含了航路結構、

終端離到場及進場程序(包含程序名稱、高度及速度限制)、等待航線、航點資料。

每一行資料內容業界通稱為紀錄(record)。就資料來源及內容性質來分類,可以

用下面的示意圖來說明,各分類後方括弧中的代字就是在表格中相對應欄位會填

入的資料分類代碼,例如航路航點就會是 EA record,而終端航點會是 PC record。

ARINC 424 導航資料分類架構示意

上圖中各種資料分類都有對應的表格欄位定義,因一般讀者並不會參考本報告

從事儀航程序設計及編碼作業,在此不占用篇幅逐一列出,僅舉出與儀航程序(PE

record)部分有關的表格欄位定義範本如下作為範例。

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ARINC 424 資料欄位定義-以終端離到場程序為例

松山機場 28 跑道 RNAV 進場程序編碼成果表格實例

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離場程序經編碼後之電子格式實際範例

文前已經說明,本課程針對儀航程序設計人員所開設,而業界通常由航空情報

人員擔任編碼工作,切入角度不同。為了教育訓練的目的,本次課程中大多是人

工判斷、填寫的方式進行練習填寫上面的表格,在實際作業時,不論是 Jeppesen

或 Lufthansa System 公司,均已採用資料庫方式,在前端資料彙整時就將相關資

訊自動化檢核,後端也採用系統自動輸出,避免人為疏失,因此幾乎不會採用人

工方式填寫上面的表格,而是使用獨立的資料輸入介面。但即便如此,在這個階

段目前仍有人工作業發生失誤的可能性,業界也正在研發改採電子資料交換的解

決方案(例如儀航程序設計軟體透過 AIXM 規範及介面將設計成品傳遞至航空情

報資料庫),惟尚未解決跨組織架構間(例如官方與業界)如何交換,僅內部交換階

段較具實用性,文後也將再討論與儀航程序設計作業環境的關聯性議題。

Jeppesen 公司所採用之 Jeppesen Aviation Database(JAD)操作介面

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Lufthansa System 所採用的資料庫操作介面

目前業界所採用的資料庫不但包含前述前端資料輸入檢核以及後端按照

ARINC 424 規格產出編碼檔案,由於 FMS 可以運用編碼成果推算出航機預測飛行

路徑,業界也進一步開發附加功能,在地面以軟體模擬各種天氣條件下的飛行路

徑,可用於輔助儀航程序生效前所必要之地面驗證步驟。

運用編碼成果並給定天氣條件模擬航機飛行路徑示意

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(三) 航空資料庫與資料處理鍊的重要性

本課程並非一開始就直接進入編碼作業講解與演練,主要因為 ARINC 424 規格

的存在最初單純只是為了解決某些技術面的需求,也就是因應新飛機新功能對導

航資料庫的需求。但隨著航空資料整體概念的建立,業界發現 ARINC 424 因為最

初只是針對特定技術議題所研訂,並未考慮用於解決其他領域的問題,也有先天

的限制,相關從業人員需要了解可適用的範圍以及運用的限制,故需先了解航空

資料庫與資料處理流程。

前面已提到,目前業界主要辦理 ARINC 424 編碼作業是落在編碼公司(data

house,如 Jeppesen 或 Lufthansa System)與 FMS 製造商,先前所提到的 ARINC 424

關切議題之一:如何封裝相關資訊主要是由編碼公司來負責處理,而傳遞過程部

分是在編碼公司與 FMS 製造商間如何將封裝好的資訊在受控制的環境中進行交

換。實務上這些編碼公司使用官方資訊(如 AIP)並輔以其他補充資料(如 company

route 等),將各種航圖上所記載的資料以特定格式填入表格後,交由 FMS 製造商

編譯成各型號 FMS 所能使用的電子格式,並交由機務維修人員於生效日前更新

至航機機載裝備上。目前這個處理流程是按照 AIRAC 周期辦理,是故,官方(民

航主管機關或飛航服務單位)發布新儀航程序也應按照 AIRAC 周期,避免影響流

程中各階段處理時效。

FMS 的航空資料傳遞流程示意

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Honeywell 目前實際處理導航資料庫的詳細工作流程

航空資料後段由編碼公司最終傳遞至航機 FMS 之處理流程示意

其實就實際市場而言,全世界的專職編碼公司與 FMS 製造商加起來不超過 10

家,這幾家編碼公司實際專職從事編碼業務的專業人員也不超過 40 人,但這些

公司與人員可說是掌握了全世界航機的導航資料庫。但另一方面,廣義而言,儀

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航程序設計人員以及航空情報人員或多或少也都涉及一部分編碼與資料傳遞業

務,如果沒有對 ARINC 424 具備相當知識,很可能發生與業界實務無法結合的問

題。

目前世界上獲得 Letter of Acceptance (LoA) Type 1 授權的編碼公司(僅 3 家)

目前世界上獲得 Letter of Acceptance (LoA) Type 2 授權的 FMS 製造商

講師在課程中也特別提醒,在歐洲地區因 Eurocontrol 及歐盟對 Aeronautical

Data Quality(ADQ)政策規定,航空資料處理需滿足 EUROCAE ED-76、ED-77 相關規

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定且在歐盟法規架構下對會員國而言有強制拘束力。在美國,業界遵守類似的規

範稱為 RCTA DO-200A,FAA 亦有頒布相關 Advisory Circular 作為作業指導。目前

我國則尚未引用相關規定。

FAA已隨儀航程序一併公布所有 ARINC 424編碼細節(此為洛山磯機場 ILS RWY24L

進場程序範例,摘自 FAA IFP Information Gateway 網頁)

雖然 ICAO 目前沒有類似前述 ED-76/77 或 DO-200A 的獨立一套航空資料精確性

規範,但另一方面,ICAO 或 FAA 對航空情報的要求仍可散見於各種文件,例如

各種附約與文件的附錄。這樣的差異最主要的問題是各種項目已有精確性與完整

性的要求,但卻沒有技術指導說明如何達成或驗證。舉例而言,人工作業在經過

訓練的情況下約可達成 10-3錯誤率,但這僅能滿足各種附約或文件中關於一般性

(essential)資料的資料品質,針對關鍵性(critical)資料(例如跑道座標等)的品質目前

大多要求需滿足 10-8錯誤率以下,顯然不能以人工作業方式達成,但如何達成以

及如何驗證,目前並沒有一套通用的做法,實務上也不能直接引用 ISO 認證。此

外,不同文件間也可能使用的不同數值或單位(例如度-分-秒與度-分換算,或是

度-分-秒與公尺表示法的差異),同樣也會造成困擾。

航空業界常流傳一句諺語:”garbage in, garbage out”。當前端原始資料有誤時,

其時後端處理時很難針對其正確性加以糾正,因此需要盡最大努力確保原始資料

無誤。在航空情報資料庫的輸入端出錯,常常都要到實際飛行時才會被發現,目

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前各國民航主管機關其實都沒有對編碼公司正式進行查核或督導,業界其實也已

經注意到這個問題,除了運用 AIXM 或跨系統資訊交換管理 (system wide

information management, SWIM)等技術解決方案外,未來或許也會被納入查核機

制中。

(四) ARINC 424 所允許的 path terminator(leg type)

在進入這個議題前先要釐清一個基本觀念,過去業界一般常誤以為只有區域航

行(area navigation, RNAV)儀航程序才有所謂 leg type,參考地面助導航設施的傳統

程序沒有 ARINC 424 編碼,也不涉及 leg type,但這樣的認知是錯誤的。前面已

提過,ARINC 424 的出現單純是為了解決航機的導航資料庫作業需求,在 1970

年代還沒有性能導航(performance based navigation, PBN)概念,甚至今日大家所熟

知的全球衛星定位系統 GPS 都僅只有概念但還沒發射衛星。因此,ARINC 424 被

提出來是為了處理各種類型的導航資料,並非針對尚未成型的 GPS。而當時 FMS

已經可以參考地面助導航設施,也可以透過 FMS 與各種接收機的整合功能,推

算出航機本身所在位置,進一步執行導航資料庫所要求的飛航操作程序,也就是

現代的性能導航概念前身,但當時尚未考慮各種飛航操作的規範與限制。因此,

從單就航機的導航作業面來看,其實並沒有區分何者為傳統程序、何者為 RNAV

儀航程序的差異,都可以運用相同的 ARINC 424 格式把想要達成的飛航操作序列

編碼成為導航資料庫的一部分,實際運用時的差別只在於所引用的導航訊號來源

為何,而且真正在資料庫的儀航程序紀錄中僅在編碼欄位中有一欄用於標記分類

為傳統或 PBN 程序,但除此之外並無實質功能差異。另外,儀航程序的 ARINC 424

資料表格中,不分傳統或 PBN 儀航程序都包含航點名稱及經緯度資料,並沒有

所謂傳統程序稱定位點(fix)而 PBN 程序為航點(waypoint)的名詞定義差異,格式

完全相同。換言之,在 PBN 規範出現之前,有 FMS 及相關導航能力的航機早就

已經在進行實質的 PBN 飛行操作,只是當時沒有導航精度限制以及操作面的規

範罷了。甚而,以 FAA 為例,除傳統程序、RNAV 程序外還有所謂的 FMS 程序,

也就是既不參考傳統助航設施,也不需要參考 GPS,只要航機有慣性導航、能推

算出自身所在位置即可執行相關儀航程序。

接下來說明何謂 path terminator(或 leg type)。對儀航程序而言,航機每一段飛

行路徑都可以用起點、終點及中間的航段來定義,大部分的時候只需要其中兩項

就足夠了。舉例而言,RNAV 最常使用的 track to fix/TF(以特定航跡飛至指定航

點),其所要求的資訊包含特定航跡的長度與方向,再加上終點的航點經緯度,

其實也可以推算出起點在哪。以實例而言,一個儀航程序從頭到尾的各航段都可

以用 path terminator 依序標號(010、020…)來描述,再按照固定格式於表格上方

填入機場名稱、跑道代字,並加上必要的跑道資訊、助航設施,最後補上航點名

稱與經緯度後,其實基本上就完成了儀航程序編碼作業,完成度與前面已經提供

過的儀航程序編碼成果實例沒有太大差別,只差一些細部分類代碼需要再補足。

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以 path terminator 描述儀航程序

以下將目前 ARINC 424 所允許的 path terminator 作個簡單列表:

ARINC 424 所允許運用的 path terminator

在此要特別注意,ARINC 424 並非由 ICAO 或 FAA 所單獨提出,也不是專門為

了支援 PBN 作業,因而 ARINC 424 所列的可用 path terminator 並未被 ICAO 100%

納入 PBN manual 中,換言之有部分尚未被 ICAO 認可。在 ICAO 儀航程序設計規

範 PANS-OPS 所列的可用項目及所允許前後組合表與 ARINC 424 文件所提供之表

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格並不盡相同,不過原則上 ICAO 只會限縮,並不會自行發明 ARINC 424 不支援

的項目,原因很簡單,因為業界裝備功能都是依照 ARINC 424 所設計製造,可以

選擇不用其中某些功能,但不可能無中生有變出不存在的功能。而這樣的差異對

於民航主管機關其實有業管權責上的意義,如果儀航程序設計單位在設計時引用

了未被 ICAO 正式承認的項目,除按照現行儀航程序設計品質確認規範,設計成

果的驗證流程要將不符合規範項目識別並確認安全無虞,後續公告使用時也要對

外說明與標準規範不一致處,同時也要針對航空器機載裝備是否支援確認其適航

性,確保不致有人不具資格卻誤用。本課程因著重在 ARINC 424 本身內容與應用

技術面,故講師在有限時間內僅能就這些延伸議題點到為止。

也因本課程著重於 ARINC 424 本身,因此仍以完整標準版本在此呈現相關內

容,以下是 ARINC 424 所建議可以用於各類儀航程序的 path terminator 及組合順

序:

各類儀航程序可採用的 path terminator 及組合順序

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以組合表方式呈現允許或禁止的排列順序

至於各種 path terminator 的詳細內容,課程進行中有加以介紹,但對於本報告

的一般讀者並不需要知道太多詳細資料,而對於實際從事編碼業務的人員而言,

僅靠示意圖仍不足以說明作業細節注意事項,仍要參考 ARINC 424 原始文件,故

在此就不占用篇幅逐一說明。

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四、 心得

(一) 舊裝備造成新規範適用困擾

一般而言,商用客機大約可以有 20 至 30 年之壽命,然而為解決不斷出現

的需求,各種新技術與新規範不斷被提出,連帶會需要新裝備與新功能的支

援(也就是航機製造商推出新機型),但現存舊機種是否有機載裝備換裝的可

能性(有無商源及是否可獲得適航認證),亦或是航空公司的財務考量,都使

得許多舊機隊只能保留出廠時的狀態直到除役。對於航空資料庫而言,這使

得許多新版本規範所支援的功能無法運用,而對資料處理商(datahouses)而

言,也會產生每次到了資料週期可能都要為不同航電系統製造商的不同世代

產品分別提供不同程度客製化的 ARINC 424 資料彙整版本(例如在同一個

AIRAC 週期中同時需要準備-15、-16、-17 到最新的-20 各種版本);然而牽涉

到 FMS 資料庫的更新都需要配合 AIRAC 週期,雖然看似有相當充足的處理時

間,但詳細分析後 datahouse 與 FMS 製造商其實總共只剩下最後的 2~3 週可

以運用(包含實際編碼與編譯、再交由航空器所有人將資料庫上載至航機),

其中datahouse還有可能需要回頭向原始資料提供者(例如原來的程序設計人

員、航空情報人員等)釐清部分,其實時程上可說相當緊湊。

此外,新舊裝備功能差異也可能出現在導航資料如何編譯成不同 FMS 硬體

可以接受數位格式,以及 FMS 硬體如何執行相同的指令。更詳細來說,LoA

Type 2 的 FMS 製造商在處理 LoA Type 1 編碼公司所送來的標準 ARINC 424 資

料時,需要配合各型號與軟體版本的差異,再轉換成特定型號與版本的 FMS

所能接受的數位資料。而即便是完全相同的數位資料,對同一型號但不同軟

體版本的 FMS 也可能表現出些微不同的飛行操作,這些都已不屬 ARINC 424

規範的範圍,而是裝備性能與初始適航的問題。

為了確保航空資料的正確性與完整性,針對導航資料庫及 ARINC 424 編碼

作業是否可能由 ICAO 或 FAA 統一頒定一套一體適用的作業規範便需要綜合

考量前述議題,以及到底是由各國民航主管機關先處理好編碼資料,亦或由

民間編碼公司辦理等角色議題產生關聯,接下來也會就後續衍生議題再加以

補充。

(二) 國際尚未對編碼作業及前後段航空資料傳遞明確律定標準

作法

在進入這個問題前,首先要先思考 ARINC 424 航空資料庫編碼與國際規範

或各國法規有何關聯。ARINC 424 航空資料庫編碼同前所述,是航機製造商、

航電系統製造商及航空公司為解決飛航管理系統等裝備對導航資料的需求

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所提出的一種解決方案。過去對儀航程序的編碼作業基本上均由資料處理商

(datahouses)自行依其對相關航圖(及文字)的解讀辦理,因各種航電裝備廠牌

及版本差異、不同 datahouses 對同一程序可能有不同解讀(或考慮裝備功能

而必須改採替代編碼方式),然而這表示不同航機在利用 FMS 執行同一儀航

程序結果不盡相同。業界與民航主管機關其實都已經意識到這些差異,但因

為屬於商業行為所產生的結果(各家廠商都會宣稱自己的作法才是考慮最週

延、功能最完備),而差異又極小,而且前面也提到有些國家是委外由私人儀

航程序設計公司提供設計服務,有些又是官方自行辦理,中間的資料如何傳

遞交換都尚未律定,以至於大部分民航主管機關在沒有肇生嚴重飛安事件之

前大多暫時先不處理這些細微差異。

舉例而言,根據業界非正式統計,現存的機載裝備大約僅 40%具有處理離

場程序起飛後第一段使用定向航點(direct to fix, DF)的能力,對儀航程序設計

的障礙物分析作業而言,不論是航向至高度(heading to altitude, VA)與航跡至

高度(course to altitude, CA)差異,以及 DF,其實分析時並無差異,然而程序

設計人員的文字描述如果是希望航機執行 DF,實務上可能在編碼公司就會因

為與 FMS 製造商的技術協議而被改為其他替代方式,也可能編碼公司按照

AIP 編為 DF,到了 FMS 製造商再被修改為可執行編碼序列。

進一步分析 VA 與 CA 的差異,按照前幾頁的程序可運用的 path terminator

表,離場程序可以在起飛後第一個航段運用 VA 或 CA)。在單一跑道作業時

兩者差異不大,但細究差異細節時,這兩者的不同點在於 ARINC 424 內部功

能是否納入風偏修正,以及外部航管作業運用面,雙跑道同時離場時是否涉

及離場航向分歧角等議題。因為儀航程序設計規範需要考慮各種極端因素,

通常是最保守,故障礙物因素通常不會因有無納入風偏修正而產生差異,但

若採用航跡至高度(CA)方式,就無法確保前述雙跑道的航向分歧角,反而只

能運用航向至高度(VA)。

因為國際考量不同領域的作業規範(ARINC 424 究屬航空情報範疇,或是飛

航操作領域,亦涉及跨領域資訊交換協議等議題),亦尚未考量不同角色性質

扮演航空資料發起與協調人(是否可由私人公司完成儀航程序設計後直接接

洽編碼公司),是否需要以主管機關的角度研訂法規、辦理查核都還沒被正式

討論,故目前為止編碼作業及前後段航空資料傳遞還沒有較具官方性質版本

的指導文件或律定標準作法。在前面課程內容章節已說明,編碼公司只會參

考官方版本的發布資料(AIP)辦理,但前面也提到,實務上有可能是委託私人

儀航程序設計公司提供設計服務,在轉化為官方的 AIP 這個階段因航圖繪製

規範、實際航圖製作考量等,可能會出現圖面表示方式與原始設計理念不一

至或容易發生混淆處,但是除了近年來 FAA 開始提供原始設計細節供外界參

考外,編碼公司其實並無法看到前面設計成品細節(因不可能完全不經修正就

直接透過官方發布流程把非航圖的輔助資訊放在 AIP 中發布),即便原始設計

成果像前面的離場程序範例是 VA,最終如何被編碼公司解讀(是否還是 VA?

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是否因為考量機載裝備因素而被改為其他可被接受的替代項目?),民航主管

機關也沒有檢核機制可加以確認(編碼公司不會在每個 AIRAC 週期中將各國

程序編碼資料送回主管機關覆核),即便是飛航標準單位也無法由航機的 FMS

看出端倪(因為 FMS 並不會顯示各航段的實際 path terminator),需要由編碼

公司直接提供編碼表格才能確認。

本局過去在定期儀航程序檢視的過程中就曾經發現過某一家編碼公司也具

備儀航程序設計能力,但儀航程序設計部門的成品透過官方 AIP 發布後,該

公司編碼部門對 AIP 航圖的解讀卻又與原來儀航程序設計部門的意圖有不一

致的案例,最終釐清後,原始航圖本身就有圖示與文字敘述不盡相同的問

題,而編碼部門後續也修正了編碼的內容。這凸顯了現階段相關單位角色未

明定權責、分工不明,以及未明確規定作業細節等所造成的問題。

綜合以上,因國際目前尚未對編碼作業及前後段航空資料傳遞明確律定標

準作法,而歐洲國家目前除了針對航空資料品質已提出相關規定外,也逐步

開始連帶要求編碼作業各階段的權責與監督機制。本局身為民航主管機關,

需要特別注意航機實際飛行時有無任何異常或超出預期之處,並仔細加以分

析原因,除了需要持續關注國際規範修改方向與進度外,也有賴培養專業人

力與能力才能達成。

(三) ICAO 規範及各國法規難以轉化為針對 ARINC 424 規格的國

內法規

這個議題文前其實已大致說明,但仍要再次強調,ARINC 本質上是一家公

司,其實僅是幫 AEEC 代為發布 ARINC 424 及其他各種規格,本次課程的主

題 ARINC 424 只是其中一種針對導航資料交換的規格,現已成為業界獨大的

標準,ICAO 或 EU 在儀航程序或航空情報相關規範據了解並沒有預設強制要

使用此種規格,但因為相關資料處理商 (datahouses)與航電系統製造商

(Avionics Original Equipment Manufacturer)均僅使用此規格,已形成獨大之事

實。但其實細究 ICAO 與 Eurocontrol 近期所發布文件的性質,幾乎都只是所

謂技術指導文件,不像過去明定為所謂標準與建議措施 (standard and

recommendation practices, SARPs),其實並不像早期的文件可以直接轉化成國

內適用的技術法規文件,幾乎都需要各國主管機關花費相當心力,才能轉化

為適用國內法規架構的國內法。然而另一方面,現代飛航作業幾乎都是跨

國,國際的技術指導文件轉化為國內法時也要考慮實務上對國外相關業者是

否具有法律效力與相關跨國法律議題。

目前實務上如需對相關作業的資料正確性與完整性加以規範,幾乎僅能檢

視並參考 ICAO、FAA 或歐盟、EUROCONTROL 等對於各航空情報內容單項是

否已有要求,在可能的範圍內研訂本國的法規,並在本國的法規內一併將中

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間資料交換格式、傳遞環境的控管等因素明定實際作法作為本國從業人員與

業者遵循的依據。想要自行從頭從無至有地研訂適切的國內法幾乎可說不可

能。但同前所述,上述做法是否能用於規範目前編碼公司幾乎都是跨國企業

的情形,可能還要航空業界繼續共同跨領域研商,也不太可能由單一國家或

航空情報單一領域自行決定。

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五、 建議事項

(一) 加強儀航程序設計人力相關訓練並強化與國外交流

本次課程參加學員背景相當多元,不但包括歐洲國家民航主管機關及業

界人員,同時也有軍方人員,顯示在歐洲各國的共同努力下,所有空域使

用者均積極參與 PBN 推動事宜。

另一方面,本次參訓學員中有英國 Cyrrus 儀航程序設計公司的設計人

員,參訓目的並不只是學習知識,就其另一層面需求,係為了因應 ICAO

開始逐步將儀航程序設計人員訓練與資格納入規範(例如 Doc 9906 相關規

定),歐洲國家民航主管機關在歐盟 Single European Sky 政策下已更進一步

將儀航程序設計正式列為飛航服務的一部份,並且制訂國內法規,要求私

人儀航程序設計公司相關人員須完成一定之訓練與考核,主管機關才接受

其設計成果送交審查 (詳細規定可參考英國 CAA CAP 785 Approval

Requirements for Instrument Flight Procedures for Use in UK Airspace, Section

2、愛爾蘭 IAA Aeronautical Notices to Air Navigation Service Providers S.015,

8.2 項等,澳洲 CASA 亦已列於 AC 173-2(0)第 7 點)。前述相關資格規定中

除儀航程序設計訓練外,也加入了其他相關訓練條款,雖然英國及愛爾蘭

所訂其他資格條件中目前尚未納入 ARINC 424 編碼,但可預期不久的將來

也會比照儀航程序設計訓練需要提供相關訓練紀錄,故本次參訓人員除實

際主辦編碼業務人員外,近半數為儀航程序設計背景。我國目前仍由民航

局主辦儀航程序設計業務,主要係以行政流程加上專業人員檢視獲得最終

授權,但未來也很可能會面臨安全管理與內外部查核等國際化制度的議

題,值得持續關注國際規範修訂與各國法規趨勢。

由於 ICAO 已開始要求儀航程序設計人員於程序背頁提供航點資料及編

碼建議,而美國 FAA 也要求程序設計完成的報告中提供編碼資料,並在網

頁公告(https://www.faa.gov/air_traffic/flight_info/aeronav/procedures/,選

取機場後之 Navigation Database Review 項下),可預期儀航程序設計人員除

程序設計基本資格外,未來也必須取得編碼相關資格方能執行相關業務。

(二) 持續關注國際規範調整進度並檢視我國法規欲達成目標

文前已提到,本次課程的主題 ARINC 424 編碼其實只是航空電子工程委員

會(Airlines Electronics Engineering Committee)所制定的業界標準,並非 ICAO 或

EU 法規,然而因為 ICAO 及 EU 對於航空情報有相關的規定,目前對此領域僅

將 ARINC 列為有效的參考依據,因而歐洲各國國內法也配合將適用之技術規

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格納入其國內法。就 ICAO 與 EU 民航規範或法規而言,歐盟國家有責任遵守

歐盟法規(EU regulations),但 ICAO 規範雖然名為標準與建議措施,但法律效

力上並無強制力,技術上 ICAO 會員國也可以視其能力與辦理進度,向 ICAO

提出不符事項並予以公告,而在歐盟法規架構下是沒有這樣的免責機制。我

國未來如要加以檢討,也需要考慮相關法規銜接問題,由具備適當法規知識

與技術背景的人力加以整合。

由於過去傳統程序的編碼作業並未被正式規範,而新的 PBN 儀航程序已要

求提供適合編碼作業的適當資訊,可以說在某種程度上程序設計已受到編碼

規定及航空情報的需求所制約。未來是否國際規範會正式明定傳統程序的編

碼作業納入,也需要持續加以關注並適切研訂推動期程,以免因所涉及資料

量過大而延誤推動。

(三) 持續關注各種輔助工具之市場動態

儀航程序及航空情報演進至今已經是高度專業化並且要求高度資料正確性

的領域,因此幾乎無法再以傳統人工處理資料的方式辦理業務。文前所提到

的業界各種自動化系統幾乎都是為了因應相關需求所開發,但因市場極度專

業化,並不像一般商用套裝軟體那麼方便取得,而且另有跨系統整合與資料

交換的議題。舉例而言,儀航程序設計軟體是否可用 AIXM 資料交換的方式將

設計成品交換給航空情報資料庫,就目前所知,市場上已有數家軟體廠商納

入此種功能,但據悉全球應不超過 5 家,大型編碼公司如 Jeppesen 或 Lufthansa

System 也早就開始利用此類整合性資料庫將程序設計成果匯入,用於輔助航

圖製作等業務。但另一方面,如果是由儀航程序設計的角度出發,儀航程序

設計軟體傳統上並不屬於航空情報領域,也有部分公司仍堅持儀航程序設計

軟體應僅專注於障礙物評估,資料交換或航圖製作的精美程度等不屬於儀航

程序設計關注焦點。由於目前 ICAO 對儀航程序設計軟體驗證僅對資料正確性

等加以規範,並未要求 ARINC 424 資料產出或 AIXM 交換機制需列為必要功

能,而本局目前使用之儀航程序設計軟體當年採購時,市場上尚無類似產品

具備此類能力,但航空情報業務則已採用 AIXM 功能。未來如我國有計劃因應

設計規範改版需汰換為下一代設計軟體時,便需要考慮是否有此需求並思考

相關配套措施。

(四) 確依航空情報發布(AIRAC)制度辦理

文前已提到,現代具備 FMS 的航機幾乎都會按照航空器製造商或公司/機隊

操作建議,在允許的條件下採用 NavDB 執行各航路及終端離到場程序,並不

分傳統或 RNAV 程序,因此,過去一般認定傳統程序只要航圖已經頒布,航機

就會照著飛的概念(完全由駕駛員看圖操作)已經受到挑戰。程序如未依正常

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AIRAC 期程辦理發布,就不會按原本預期的生效日進入有效資料庫中。但另一

方面,AIRAC 資料庫為了縮小資料庫大小,實務上新(下一週期)舊(現行有效週

期)資料庫的內容差異並不不像官方 AIP 航圖逐項標示何時修改,只有在把資

料庫的電子資料新舊同時逐條並列比較時才看得出來差異。實際飛航時因為

只會載入現行有效週期資料,無法新舊同時載入並列,所以如果未按 AIRAC

制度辦理,就可能無法及時進入資料庫,但駕駛員在機上由 FMS 螢幕卻又看

不出來內容是否過期的問題,此時航圖可能是已發布狀態(可能以非標準週期

印製),就會發生圖與 FMS 導航資料庫不一致的狀況,很可能產生飛安疑慮,

就算沒有真的障礙物碰撞風險,也將因為資訊混淆(例如進場程序最低操作限

度新舊版不一致的情況),會造成駕駛員不知何者為真的困擾。