[发明专利]基于模糊PID控制的飞机4D航迹仿真系统及仿真方法

摘要

一种基于模糊PID控制的飞机4D航迹仿真系统及仿真方法。系统包括数据库服务器和供人机交互的微型计算机，数据库服务器通过数字网络与微型计算机相连。本发明优点：综合考虑飞机性能、飞行程序和大气环境影响飞行的因素，建立航迹仿真系统，有利于提高仿真航迹的精确度。当仿真航迹精度满足一定要求，依据仿真得到的3D航径和保护区在空中铺画运行的通道，从空域设计上保证飞机不会产生侧向和垂直方向碰撞风险，依靠先进的机载设备和导航系统，提供给机组更大的自主权利，使航空器运行组织和飞行管制指挥的负荷降低，将航班延误水平控制在旅客可接受的范围内，降低航班延误的发生率，从而能够为机场旅客提供更为优质的航空运输服务。

主权项

1.一种基于模糊PID控制的飞机4D航迹仿真系统的仿真方法，所述的基于模糊PID控制的飞机4D航迹仿真系统包括：数据库服务器(A)和供人机交互的微型计算机(B)，其中：数据库服务器(A)通过数字网络(L)与微型计算机(B)相连；其特征在于：所述的仿真方法包括按顺序执行的下列步骤：步骤1)在数据库服务器(A)中建立数据库的S01阶段：利用数据库服务器(A)从各大航空运输信息网站和民航局报告文件中获得包括某航班的航班计划、航路数据和飞行程序在内的飞行数据，对上述飞行数据进行标准化处理，获得能够表征全部航迹特征的坐标定位点信息，建立导航数据库；从欧洲航行安全组织的航空器基本性能数据库中查询执行该航班的机型，获得性能参数和机型数据信息，建立性能数据库；整理航路上气象报文和机场气象预报，提取其中包括风向、风速和温度在内的气象数据，建立气象数据库；步骤2)获取飞行操作指令的S02阶段：在数据库服务器(A)中，使用上述导航数据库和性能数据库，计算飞机运行的具体操作数据，获取飞行操作指令并进行存储，然后与气象数据库中的气象数据一起通过数字网络(L)传输给微型计算机(B)；步骤3)根据飞行操作指令生成飞机的气动力和偏转力矩数据的S03阶段：在微型计算机(B)中，根据上述飞行操作指令建立航空器动力学子模型，并利用该模型计算出飞机平动作用力和转动作用力矩，实现飞机操作指令与飞机平动作用力及转动作用力矩数据之间的传递和转换；步骤4)生成飞机航迹信息数据的S04阶段：利用S03阶段中生成的飞机平动作用力和转动作用力矩数据以及由数字网络(L)传输给微型计算机(B)的气象数据，建立航空器运动学子模型,并利用该子模型生成飞行速度、飞行高度、飞行时间和航向角度数据，然后将上述数据通过直角坐标与经纬度转换计算得到飞机航迹的经纬度坐标数据；由经纬度坐标数据、飞行高度和飞行时间共同组成飞机航迹信息数据；步骤5)绘制航空器仿真航迹图的S05阶段：将上述飞机航迹信息数据中的经纬度坐标数据和飞行高度数据使用vrbuild2软件绘制出航迹三维立体图，以体现航迹的空间属性；为了更好地呈现飞行时间信息，将经纬度坐标信息转换为飞行距离信息，以飞行距离为纵坐标、飞行时间为横坐标，绘制距离时间图，以体现航迹的时间属性。