仪表飞行程序三维设计系统技术方案

本发明专利技术涉及一种仪表飞行程序三维设计系统，该系统由系统基础数据管理模块、飞行程序保护区二维自动生成模块、障碍物自动评估模块、飞行程序保护区三维自动呈现模块和数据库模块等五大模块组成，障碍物自动评估模块可调用系统基础数据管理模块内数据，对已生成的飞行程序保护区、导航设施遮蔽面等实现障碍物自动评估，然后将评估结果返回到飞行程序保护区二维自动生成模块，以检查飞行程序保护区能否对障碍物保持规定的安全裕度；飞行程序保护区三维自动呈现模块将飞行程序二维保护区等进行三维动态呈现。该系统可以实现飞行程序保护区的自动生成、障碍物自动评估、飞行程序保护区及高精度海量DEM数据库的三维呈现和垂直夸大等功能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种仪表飞行程序三维设计系统，该系统由系统基础数据管理模块、飞行程序保护区二维自动生成模块、障碍物自动评估模块、飞行程序保护区三维自动呈现模块和数据库模块等五大模块组成，障碍物自动评估模块可调用系统基础数据管理模块内数据，对已生成的飞行程序保护区、导航设施遮蔽面等实现障碍物自动评估，然后将评估结果返回到飞行程序保护区二维自动生成模块，以检查飞行程序保护区能否对障碍物保持规定的安全裕度；飞行程序保护区三维自动呈现模块将飞行程序二维保护区等进行三维动态呈现。该系统可以实现飞行程序保护区的自动生成、障碍物自动评估、飞行程序保护区及高精度海量DEM数据库的三维呈现和垂直夸大等功能。【专利说明】仪表飞行程序三维设计系统
本专利技术涉及一种仪表飞行程序三维设计系统，用于飞行程序保护区的二维自动生 成、障碍物自动评估及三维自动呈现，并利用高精度海量DEM数据在三维环境中验证飞行 程序保护区绘制结果及评估结论的合理性与正确性，属于计算机应用
。
技术介绍
飞行程序设计是规划进近和进离场的一种方法，目的在于理顺航线与着陆或起飞 之间的关系，是保证飞行安全，防止飞机与地面障碍物相撞的重要措施，对于保障民航飞机 的飞行安全起着极为重要的作用。 上世纪80年代中期以后，随着CAD技术和电子地图技术的发展，使得飞行程序设 计逐渐摒弃了依靠手工在图纸上绘制的方式，而开始向计算机方向靠拢，这在一定程度上 减少了飞行程序设计人员的工作量，但未能从根本上解决效率低下的问题。世界航空业的 迅猛发展对飞行程序设计的速度和精度都提出了新的要求，因此近年来计算机辅助设计成 为了飞行程序设计的重要发展方向。国内业界在飞行程序设计自动化方面已经开展了不少 研究，并在不同的运行平台上取得了局部的研究成果，整体技术趋势是从单纯的绘图辅助 设计走向基于地理信息系统的综合辅助设计。在飞行程序设计业内的应用系统呈现多元化 的现状，也不利于统一标准和推广应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种仪表飞行程序三维设计系统，该系统可以实 现飞行程序保护区的自动生成、障碍物自动评估、飞行程序保护区及高精度海量DEM数据 库的三维呈现和垂直夸大等功能。 为解决以上问题，本专利技术的具体技术方案如下：一种仪表飞行程序三维设计系统， 该系统由系统基础数据管理模块、飞行程序保护区二维自动生成模块、障碍物自动评估模 块、飞行程序保护区三维自动呈现模块和数据库模块等五大模块组成，其中飞行程序保护 区二维自动生成模块可生成符合国际民航组织相关规范及满足3 〇安全概率要求的飞行 程序保护区，包括传统仪表飞行程序二维保护区和ΡΒΝ仪表飞行程序二维保护区；障碍物 自动评估模块可调用系统基础数据管理模块内数据，对已生成的飞行程序保护区、导航设 施遮蔽面等实现障碍物自动评估，然后将评估结果返回到飞行程序保护区二维自动生成模 块，以检查飞行程序保护区能否对障碍物保持规定的安全裕度，并反馈给用户；飞行程序保 护区三维自动呈现模块以系统基础数据管理模块、飞行程序保护区二维自动生成模块的输 出作为输入，结合障碍物自动评估结果，将系统基础数据、飞行程序二维保护区等进行三维 动态呈现。 所述的数据库模块内设有关系数据库模块和空间数据库模块，保证两个数据模块 之间编辑联动，控制冗余数据量；空间数据库支持自定义坐标系，可减少因坐标平面投影造 成的误差。 所述的系统基础数据管理模块中包括跑道生成子模块、导航设施管理子模块、障 碍物信息管理子模块和地形数据导入子模块，飞行程序保护区二维自动生成及飞行程序保 护区三维自动呈现所需的基础数据均在此模块管理。 所述的飞行程序保护区三维自动呈现模块包括传统仪表飞行程序三维保护区子 模块、PBN仪表飞行程序三维保护区子模块、导航设施遮蔽面子模块和高精度海量DEM数据 子模块，该模块可直观显示飞行程序三维保护区相对地面数据的超障情况，以弥补障碍物 实际测量点不全面的局限性，保证自动生成的飞行程序保护区满足规定的超障余度。 -种仪表飞行程序三维设计方法，包括以下步骤： 1) 坐标系定义：在新建工程时，需要首先确定该工程下所有空间数据的坐标系标准，由 极小化坐标投影变形误差及实际应用的综合角度出发，系统采用高斯克吕格六度带平面投 影坐标系；当用户指定中央经度后，系统自动计算中央经度实际所处标准六度带的代码，并 将该代码所代表的坐标系中央经线平移至指定的中央经度上，完成坐标系的自定义； 2) 数据存储：所绘制飞行程序保护区输入至已经过坐标系自定义的空间数据库模块， 基础数据及计算生成的保护区参数输入至关系数据库模块，以工程为单位进行存储，每个 工程中包含一条跑道数据，及与该跑道有关的障碍物数据、导航设施、保护区信息； 3) 飞行程序保护区二维自动生成：根据用户输入的保护区参数，参照不同航段仪表飞 行程序设计规范，计算保护区扩张或收敛角度、航空器转弯的半径、真空速、飞行员反应误 差、建立坡度时间等参数值，同时依据航空器在进行离场、进场、进近、复飞等机动操作时， 是一个连续的、不存在缝隙的过程的原则，寻找已经绘制成功的下一航段保护区基本形态， 确定两个航段间保护区主区、副区的衔接方式，获取对应交点后进行连接，使两个航段是连 续的、闭合的状态；若出现下一航段的保护区被当前航段保护区全部包络在内、且无法取得 交点衔接两个航段时，则需要继续向下寻找另一个航段进行判断并进行同理处理，最终确 定仪表当前航段的飞行程序保护区主区边界及副区边界；此外，在生成飞行程序保护区时， 需要根据由数据存储模块获取跑道信息，确定其所在位置，修正真北方位与坐标北的偏差， 即子午线收敛角，从而使得以用户输入的航迹真方向为基准生成的飞行程序保护区，可与 障碍物的相对位置关系保持一致； 4) 保护区障碍物评估：检查所设计的飞行程序是否满足规定的安全概率，而检查的方 式即为评估对飞行程序有影响的障碍物是否存在穿透飞行程序保护区面，或寻找对飞行程 序影响最大的控制障碍物，并根据相关规范中规定超障余度，确定飞行程序可满足的最小 爬升梯度、转弯高度或最低下降高度；将上述获得的结论反馈至飞行程序保护区二维自动 生成模块，在给予用户提示的同时更新所有有效点和线的高程值，使其成为具有三维属性 的几何对象，以供飞行程序保护区三维自动呈现模块调用； 5) 飞行程序保护区三维自动呈现：对输入的飞行程序二维保护区进行分析，判断、获取 控制保护区形态的关键节点或线，通过中间过程对象不规则三角网（TIN)转换为多面体，在 进行创建缓存后与导入的高精度海量DEM数据同时加载至三维呈现平台中，以直观显示障 碍物与保护区面的空间关系，若存在障碍物穿透保护区面则提示用户对评估结果或测量数 据进行核实，并将穿面范围以临时图层的方式反馈至飞行程序保护区二维自动生成模块及 基础数据管理模块的障碍物管理模块，提示用户检查；由于飞行程序保护区水平宽度远远 大于垂直高差，1:1的飞行程序保护区三维呈现效果并不明显，因此系统在保持飞行程序保 护区与实际地形数据的相对空间位置不变的前提下增加垂直夸大功能，使三维呈现更加直 观。 该仪表飞行程序三维设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仪表飞行程序三维设计系统，其特征在于：该系统由系统基础数据管理模块、飞行程序保护区二维自动生成模块、障碍物自动评估模块、飞行程序保护区三维自动呈现模块和数据库模块等五大模块组成，其中飞行程序保护区二维自动生成模块可生成符合国际民航组织相关规范及满足3σ安全概率要求的飞行程序保护区，包括传统仪表飞行程序二维保护区和PBN仪表飞行程序二维保护区；障碍物自动评估模块可调用系统基础数据管理模块内数据，对已生成的飞行程序保护区、导航设施遮蔽面等实现障碍物自动评估，然后将评估结果返回到飞行程序保护区二维自动生成模块，以检查飞行程序保护区能否对障碍物保持规定的安全裕度，并反馈给用户；飞行程序保护区三维自动呈现模块以系统基础数据管理模块、飞行程序保护区二维自动生成模块的输出作为输入，结合障碍物自动评估结果，将系统基础数据、飞行程序二维保护区等进行三维动态呈现。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，郭兆宏，黎新，徐国标，刘本勇，郭明伟，王雨，杨海彬，孙寅寅，姜庆昱，关昕，戴雯思，刘飞，樊海舰，张滢，
申请(专利权)人：沈阳广通测绘设计有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21