某机场终端区进近程序优化设计研究

论文摘要

随着全球化的迅速深化,航空业得以高速发展,从而导致空中交通流量急剧增加。传统仪表进近方式因为受到导航台布局的限制,导致终端区空中交通拥堵现象时有发生,不但导致机场运行效益降低,还降低了飞行安全裕度。传统的仪表进近程序包括直线进近程序,直角进近程序,反向进近程序,推测航迹程序等。本文介绍传统陆基仪表进近程序的构成、主要几何形式、超障高、转弯要求等基本设计标准。以某机场的VOR/DME进近程序为例,论述了传统陆基仪表进近程序的飞行实施方法,以及传统仪表进近程序的不足之处。针对传统进近程序的不足,本文采用RNAV进近程序,通过对进近程序航路点坐标计算的关键算法进行研究,对传统进近程序进行优化设计并算法实现。RNAV进近程序优化设计是以国家有关目视与仪表飞行程序设计标准为依据,采用计算机技术对进近程序进行辅助设计,并对程序设计的结果进行审核和对比分析,在进近程序飞行实施的简便性、安全性、以及空域利用率和进近时间等方面进行优化设计。RNAV进近程序和传统仪表进近程序的最主要区别在于,RNAV进近程序的各航路点必须用地理坐标点定义,然后根据航路点实现进近;而传统进近程序是根据地面导航台以及ADF、VOR、DME、ILS等飞行仪表和对障碍物保持规定的超障余度来实现进近。为此,本文首先详细阐述了RNAV进近程序的基本形式及航迹标准和RNAV进近程序优化设计系统的需求分析。确定系统的功能和性能需求后,进行系统的功能设计和主体框架设计。以进近程序设计围绕飞行实施的安全性、简便性,数据处理的方便性为开发指导思想,对RNAV进近程序航路点坐标计算的关键算法进行研究,为计算机辅助设计软件的开发奠定理论基础。具体地,本文以WGS-84坐标系为RNAV进近程序的导航坐标系,利用基于Gauss平均引数的大地线问题的正反解公式,推导出RNAV进近程序的航路点坐标、各航段的航线角和航线距离等航迹引导参数的计算公式。然后用数学软件MAPLE对推到出的公式进行编程实现算法。最后用Visual Studio应用软件开发平台根据文中推导算法开发出一个简单、方便、易操作的应用软件。并根据某机场终端区范围内障碍物数据、机场跑道轴线方向、机场基准点等数据进行计算,得到该机场的进近程序各个航路点的航迹参数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.1.1 论文的研究背景
• 1.1.2 论文的选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 传统仪表进近程序
• 2.1 传统仪表进近程序的构成及标准
• 2.1.1 传统仪表进近程序的构成
• 2.1.2 传统仪表进近程序的设计标准
• 2.2 某机场VOR/DME 进近程序飞行实施
• 2.3 本章小结
• 第三章 RNAV 进近程序优化设计系统设计
• 3.1 RNAV 进近程序的形式及标准
• 3.1.1 RNAV 进近程序的基本形式
• 3.1.2 RNAV 进近程序的航迹标准
• 3.2 RNAV 进近程序优化设计系统的需求分析
• 3.3 RNAV 进近程序优化设计系统的框架设计
• 3.3.1 系统概述
• 3.3.2 系统结构
• 3.3.3 系统功能
• 3.4 本章小结
• 第四章 某机场RNAV 进近程序优化设计系统实现
• 4.1 某机场RNAV 进近程序优化设计的坐标框架
• 4.1.1 某机场航行资料
• 4.1.2 某机场RNAV 进近程序的坐标框架
• 4.1.3 某机场RNAV 进近程序优化设计系统实现的框架图
• 4.2 某机场RNAV 进近程序优化设计的关键算法
• 4.2.1 大地线问题的正反解
• 4.2.2 大地线微分公式
• 4.2.3 高斯平均引数正解公式
• 4.2.4 高斯平均引数反解公式
• 4.3 某机场RNAV 进近程序优化设计实现
• 4.3.1 某机场RNAV 进近程序优化设计的程序实现及软件开发
• 4.3.2 某机场RNAV 进近程序优化设计结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 附录一
• 附录二
• 致谢
• 参考文献