基于AutoCAD的PBN程序评估辅助软件开发研究

摘 要： PBN（performance based navigation）飞行程序在国内运输机场应用广泛，PBN飞行程序设计的工作难点是最后进近航段障碍物评估，为了提PBN飞行程序设计的工作效率、降低出错率，本文将基于目前飞行程序设计常用的工作平台autoCAD，建立障碍物评估模型并研究开发能自动生成最后进近航段保护区、能自动进行障碍物评估的辅助软件，使用某机场数据进行测试，经过测试验证，此辅助软件的计算过程正确、计算结果的精度符合要求。

关键词：基于性能的导航（PBN）；飞行程序；障碍物评价面（OAS）；超障高（OCH）

中图分类号：V355.1 文献标志码：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]是一种类精密进近程序（APV- approach procedure with vertical guidance），其下滑信号由飞行管理计算机计算的虚拟的下滑道。RNP APCH程序设计时使用类精密进近障碍物评价面（APV—OAS）来评估最后进近航段障碍物，该面始于最后进近点（FAF）终于起始复飞阶段结束，由进近面、水平面、复飞面三个面组成，各面又有主区和副区之分[2]。使用该面评估障碍物计算过程复杂，计算出错率高，当障碍物数量较多时，更是增加了程序设计人员的工作负担[3]。

1 辅助软件的功能及特点

该辅助软件是Auto CAD的小插件，但与其他应用型小软件一样，它应该具有用户使用界面，从用户使用界面得到相关参数的输入，并输出计算结果[3]。该软件的流程如图1所示。

2 APV-OAS面模型

APV-OAS面是三维的，根据其功能的不同，将其分解为水平模型与高度模型，其对应关系如图2所示。水平模型用于判断障碍物是否需要被评估，高度模型用于进行障碍物评估。

2.1 水平模型

在程序设计中，常用的是以跑道入口中点为原点的直角坐标系，x轴与跑道中线延长线一致，跑道入口前x值为正，入口之后为负值；y轴过原点与x轴垂直，在进近航迹的右侧，y值为正值，左侧为负值[4]，如图3所示，水平模型关于X轴对称。

建立水平模型所需要的参数有：原点位置（跑道入口）、最后进近定位点（FAF）的程序高度。根据水平模型的特点及其与高度模型的对应关系，将其分为六个区，如图4所示。

当障碍物高度大于对应位置处的面的高度时，表示障碍物穿透了评估面，所有穿透评估面的障碍物都可能影响着陆标准，需要计算对应的超障高0，如公式（16）所：

O=c-Athr+Hl或O=c*-Athr+Hl（16）

其中Hl为高度表损失，与飞机类型有关[2]：

A类飞机，Hl=40；B类飞机，Hl=43；C类飞机，Hl=46；D类飞机，Hl=49 。

最后航段超障高为所有穿透评估面的障碍物对应的超障高最大值。

3 模型的实现与应用

使用C#语言在程序设计常用的平台AUTO CAD平台将该模型实现为一个应用小插件，具有自动生成平面模型和使用高度模型进行障碍评估的功能，并能以列表形式对输出评估结果。以海南某机场数据为进行应用验证。

3.1 输入参数

需要输入参数包括：使用VPA、RDH、入口标高、机场最低温度、FAF点高度、复飞坡度、航空器类型。输入界面如图6所示。

3.2 水平模型的生成

根据输入参数，建立水平模型和高度模型，其中水平模型表现为平面保护区，如图7所示。

3.3 障碍物评估

根据建立的水平模型筛选障碍物，使用高度模型及障碍物评估算法进行障碍物评估，评估结果如图8所示。

4 结论

PBN飞行程序设计的工作量和计算量大，尤其是在机场周边人工障碍物多的情况下。经测试，该插件计算结果正确且计算结果的精度能满足程序设计的要求，可以提高计算的准确性和工作效率、降低计算复杂度。

参考文献：

[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飞行程序设计中障碍物评价辅助软件的开发研究[J].科学技术与工程，2012，12（35）.

[4]朱代武，何光勤.目视和仪表飞行程序设计[M]，成都：西南交通大学出版社，2016，8.

[5]王冬冬.机场选址阶段飞行程序辅助决策系统[D].广汉：中国民用航空飞行学院，2014，6.

作者简介：王冬冬（1989-），女，四川资阳人，硕士研究生，助理工程师。