PBN飞行程序运行仿真方法及应用

发布时间：2017-10-19 10:55

  本文关键词：PBN飞行程序运行仿真方法及应用

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【摘要】：基于性能的导航(Performance Based Navigation,PBN)飞行程序相对于传统飞行程序而言具有导航精度高、运行效率高、便于驾驶员操作、减少管制员工作负荷以及提高空域利用率等优势。而在运行设计好的飞行程序之前,需对其运行安全风险、经济性、管制适用性以及对环境的影响等一系列指标进行评估。飞行程序的运行仿真可以为其评估工作提供逼真度较高的仿真航迹数据,提高评估工作的自动化程度,有利于对飞行程序做出安全有效的更新与修订,促进其推广与实施。对PBN飞行程序中常用的航段类型进行建模,包括各航段起始点的飞越方式与航段计算模型;同时对整个飞行过程中所包含的不同飞行阶段进行建模。利用有限状态自动机逻辑关系明确、结构简洁等特点,建立航段、航空器的加速度、飞行状态等离散变量的有限状态自动机模型,用于实现不同的航段、飞行状态之间的衔接与转换。构建主要由垂直剖面和水平剖面组成的快速、高效仿真框架,水平剖面依据ARINC 424中定义的航段类型对具体的PBN飞行程序进行分段建模;垂直剖面则通过改进BADA的性能模型建立适用于PBN飞行程序的飞行剖面,同时根据改进的剖面提出逆向法计算下降顶点的位置,为水平剖面反馈精确的性能及位置参数。选取西安咸阳机场的部分PBN飞行程序作为仿真案例,所得仿真航迹符合PBN导航规范及精度要求;速度与高度剖面符合实际运行剖面。最后将仿真航迹应用与对应的PBN和传统飞行程序的噪声计算,结果证明了PBN飞行程序在降噪方面的优势。实验结果验证了所建立的PBN飞行程序的运行仿真模型、框架和理论方法的正确性以及适用性。
【关键词】：基于性能的导航 飞行程序 运行仿真 有限状态自动机 噪声评估
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V355
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 缩略词7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景和研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 空中交通系统仿真研究现状12-13
• 1.2.2 飞行程序运行仿真研究现状13-14
• 1.3 论文研究内容及框架14-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第二章 PBN技术及其航段模型17-30
• 2.1 PBN概念介绍17-21
• 2.1.1 PBN标准分类17-20
• 2.1.2 PBN的优势20-21
• 2.2 PBN航段编码规范21-25
• 2.2.1 航路点的飞越类型22-24
• 2.2.2 航段类型24-25
• 2.3 PBN航段的计算与更新模型25-29
• 2.3.1 航段的定义与计算流程27-28
• 2.3.2 航段更新的FSM模型28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 PBN飞行程序运行仿真框架与方法30-43
• 3.1 PBN飞行程序仿真体系框架30-31
• 3.2 垂直剖面的性能仿真31-39
• 3.2.1 基础飞行性能计算31-33
• 3.2.2 加速度的FSM模型33-34
• 3.2.3 各阶段的飞行性能计算34-37
• 3.2.3.1 起飞离场段34-36
• 3.2.3.2 平飞段36
• 3.2.3.3 进场着陆段36-37
• 3.2.4 下降顶点的计算37-39
• 3.3 水平剖面的运动学仿真39-42
• 3.3.1 地图投影39-40
• 3.3.2 航空器的运动学模型40-41
• 3.3.3 航空器水平状态转换的FSM模型41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 PBN飞行程序运行仿真基本原理43-49
• 4.1 飞行程序运行仿真的事件类型43-44
• 4.2 仿真时钟推进方式44-45
• 4.3 未来事件表的设计45
• 4.4 PBN飞行程序运动学仿真方法45-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 PBN飞行程序运行仿真案例及分析49-66
• 5.1 仿真数据说明49-53
• 5.2 仿真结果及分析53-59
• 5.2.1 水平剖面仿真结果53-56
• 5.2.2 垂直剖面仿真结果56-59
• 5.3 PBN飞行程序运行仿真应用59-64
• 5.3.1 飞行程序运行噪声评价量选择60-61
• 5.3.2 飞行程序运行噪声的计算步骤61-62
• 5.3.3 PBN飞行程序运行噪声计算结果62-64
• 5.4 本章小结64-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 全文总结66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 作者简介73
• 发表论文和参加科研情况73

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本文编号：1060699