[发明专利]基于性能的导航飞行程序计算机虚拟环境仿真校验系统

说明书

技术领域

本发明属于民用航空导航领域，具体涉及一种基于性能的导航(PBN)飞行程序计算机虚拟环境仿真校验系统。

背景技术

我国的机场众多，特别是特殊机场，运行条件受到限制。另外，我国西部地区基础设施和地面导航台建设不完善，导航台和监视雷达信号覆盖不完全。随着西部经济的快速发展，西部地区民航基础设施的建设面临严峻挑战。这些机场和区域的传统地基导航设施难以满足运行需要，需要新的导航方式，组织运行，所以基于性能的导航(PBN)技术将在中国有巨大的发展前景。

国外在基于性能的导航飞行程序设计与仿真验证方面的研究开展较早，取得了较大的成果。美国的FAA、NASA、MITRE以及EUROCONTROL、EASA、ICAO等机构都进行了大量的研究，它们在PBN飞行程序的设计方面形成了较为完善的标准和体系。针对PBN飞行程序验证研究，进行了大量的仿真和试飞验证，积累了比较成熟的技术方法和手段。

MITRE的下属研究机构CAASD开发的“TheTerminalAreaRouteGenerationandTrafficSimulation(TARGETS)tool”，可以实现交互方式的航路设计，并对进场、进近以及离场飞行程序进行设计。可以导入和显示地形、机场的高程数据；可以定义飞机性能，指定重量以及爬升率等，并对飞行程序进行指定飞机性能的可飞行性评估，可以生成障碍物评估面，进行障碍物和噪音的评估，以及FAA飞行准则的符合性评估，和通信/导航/监视/(CNS)的范围评估，并可进行人在回路的仿真运行。

FAA的FlightTechnologiesandProceduresDivision开发的“RNAV-Pro”，提供了创建和载入飞行计划的工具，进行飞行计划的生成。能够载入地形，按照选取的评估准则，生成障碍物评估面进行障碍物穿透性评估，也可以进行飞机性能、环境因素的设置，并可以进行仿真设置，进行仿真运行，获得仿真的结果。可以获得的评估结果有：仿真结果汇总、飞行计划的可飞性评估结果、DME/DME评估结果、雷达分析结果、通讯分析和TERPS分析结果。

Geotitan飞行程序设计软件是法国民航学院(ENAC)与法国航空数据信息公司CGX于2001年投入研发的商用软件。软件主要建立了一套基于AIXM的航空地形数据库，完全整合ICAODoc8168-OPS/611规范，实现自动绘制保护区，自动评估障碍物，自动制作航图和编制报告等功能。

FPDAM是意大利IDS公司开发的一款先进的飞行程序设计和空域管理软件。它能够进行仪表飞行程序的三维设计，用传统导航信号和区域导航概念提供程序设计的交互环境。FPDAM为用户工作提供了较强的飞行程序开发功能，并且可用飞行模式检查所设计仪表飞行程序。

国外在飞行程序的验证中，除仿真验证之外，还采用了飞行模拟机验证。目前模拟机产品系列比较多，但是专门应用于程序验证的，目前国内外尚无专用的模拟机平台。所以目前程序验证都使用飞行员训练的全动模拟机。波音公司、空客公司和美国NAVERUS公司这三家公司进行PBN飞行程序验证都是通过全动模拟机验证，其飞行程序编码由FMS导航数据库公司(Smith公司和Honeywell公司)制作，并在模拟机上进行飞行验证，以验证其有效性。FMS导航数据库的制作周期为28天，验证后发现程序有问题需要修改，则需等到下一个制作周期才可修改。这对程序验证来讲周期过长，另外，全动模拟机验证费用也较高。

目前，中国民航科学技术研究院在PBN飞行程序的设计与验证方面，具有国内领先地位。开发的“基于性能导航(PBN)飞行程序设计及验证系统”是集程序设计、编码、验证与一体的航行系统验证平台，在程序设计与飞行验证关键技术方面取得了多项突破。系统能够根据航路点、程序高度、航段类型等属性自动绘制程序保护区、评估障碍物，实现了PBN程序保护区与传统飞行程序保护区的无缝连接。系统实现了A320飞行训练器模拟验证平台，直接进行PBN程序添加功能，可对导航数据库进行编辑和修改，程序修改不需要28天周期，压缩了验证的时间。