基于AutoCAD的PBN程序評估輔助軟件開發研究

王冬冬 詹海坤 李丘

摘 要： PBN（performance based navigation）飛行程序在國內運輸機場應用廣泛，PBN飛行程序設計的工作難點是最后進近航段障礙物評估，為了提PBN飛行程序設計的工作效率、降低出錯率，本文將基于目前飛行程序設計常用的工作平臺autoCAD，建立障礙物評估模型并研究開發能自動生成最后進近航段保護區、能自動進行障礙物評估的輔助軟件，使用某機場數據進行測試，經過測試驗證，此輔助軟件的計算過程正確、計算結果的精度符合要求。

關鍵詞：基于性能的導航（PBN）；飛行程序；障礙物評價面（OAS）；超障高（OCH）

中圖分類號：V355.1 文獻標志碼：A

Abstract：performance based navigation （PBN） flight procedure was widely used in China. Assessing obstacles was difficult in procedure design. To improve work efficiency and decrease the rate of fault， this research was based on Auto CAD which was frequently-used by procedure designers built the obstacle assessment model and developed an auxiliary software which could create protected area and assess obstacles automatically， and used one airport to test the function. The results of test were right， and the accuracy met the requirements of procedure design.

Keywords：performance based navigation （PBN）； flight procedure； obstacle assessment surface（OAS）

PBN的進近程序（RNP APCH）[1]是一種類精密進近程序（APV- approach procedure with vertical guidance），其下滑信號由飛行管理計算機計算的虛擬的下滑道。RNP APCH程序設計時使用類精密進近障礙物評價面（APV—OAS）來評估最后進近航段障礙物，該面始于最后進近點（FAF）終于起始復飛階段結束，由進近面、水平面、復飛面三個面組成，各面又有主區和副區之分[2]。使用該面評估障礙物計算過程復雜，計算出錯率高，當障礙物數量較多時，更是增加了程序設計人員的工作負擔[3]。

1 輔助軟件的功能及特點

該輔助軟件是Auto CAD的小插件，但與其他應用型小軟件一樣，它應該具有用戶使用界面，從用戶使用界面得到相關參數的輸入，并輸出計算結果[3]。該軟件的流程如圖1所示。

2 APV-OAS面模型

APV-OAS面是三維的，根據其功能的不同，將其分解為水平模型與高度模型，其對應關系如圖2所示。水平模型用于判斷障礙物是否需要被評估，高度模型用于進行障礙物評估。

2.1 水平模型

在程序設計中，常用的是以跑道入口中點為原點的直角坐標系，x軸與跑道中線延長線一致，跑道入口前x值為正，入口之后為負值；y軸過原點與x軸垂直，在進近航跡的右側，y值為正值，左側為負值[4]，如圖3所示，水平模型關于X軸對稱。

建立水平模型所需要的參數有：原點位置（跑道入口）、最后進近定位點（FAF）的程序高度。根據水平模型的特點及其與高度模型的對應關系，將其分為六個區，如圖4所示。

當障礙物高度大于對應位置處的面的高度時，表示障礙物穿透了評估面，所有穿透評估面的障礙物都可能影響著陸標準，需要計算對應的超障高0，如公式（16）所：

O=c-Athr+Hl或O=c*-Athr+Hl（16）

其中Hl為高度表損失，與飛機類型有關[2]：

A類飛機，Hl=40；B類飛機，Hl=43；C類飛機，Hl=46；D類飛機，Hl=49 。

最后航段超障高為所有穿透評估面的障礙物對應的超障高最大值。

3 模型的實現與應用

使用C#語言在程序設計常用的平臺AUTO CAD平臺將該模型實現為一個應用小插件，具有自動生成平面模型和使用高度模型進行障礙評估的功能，并能以列表形式對輸出評估結果。以海南某機場數據為進行應用驗證。

3.1 輸入參數

需要輸入參數包括：使用VPA、RDH、入口標高、機場最低溫度、FAF點高度、復飛坡度、航空器類型。輸入界面如圖6所示。

3.2 水平模型的生成

根據輸入參數，建立水平模型和高度模型，其中水平模型表現為平面保護區，如圖7所示。

3.3 障礙物評估

根據建立的水平模型篩選障礙物，使用高度模型及障礙物評估算法進行障礙物評估，評估結果如圖8所示。

4 結論

PBN飛行程序設計的工作量和計算量大，尤其是在機場周邊人工障礙物多的情況下。經測試，該插件計算結果正確且計算結果的精度能滿足程序設計的要求，可以提高計算的準確性和工作效率、降低計算復雜度。

參考文獻：

[1]ICAO，Performance-based Navigation （PBN） Manual（DOC.9613），2008，08.

[2]ICAO，Procedures for Air Navigation Services Aircraft Operation（DOC.8168） Fifth edition，2014.

[3]朱代武，王冬冬，等.PBN飛行程序設計中障礙物評價輔助軟件的開發研究[J].科學技術與工程，2012，12（35）.

[4]朱代武，何光勤.目視和儀表飛行程序設計[M]，成都：西南交通大學出版社，2016，8.

[5]王冬冬.機場選址階段飛行程序輔助決策系統[D].廣漢：中國民用航空飛行學院，2014，6.

作者簡介：王冬冬（1989-），女，四川資陽人，碩士研究生，助理工程師。