一种基于性能导航的飞行程序设计系统及验证平台技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于性能导航的飞行程序设计系统和验证平台，属于航空导航领域。本实用新型专利技术的程序设计系统基于AIXM核心数据库，能够自动绘制程序保护区、评估障碍物、生成航图，可实现PBN程序保护区与传统飞行程序保护区的无缝连接等功能。系统可以根据飞行程序设计完成的数据自动生成航图，也可根据需求客户化编辑和修改，做到程序设计、出版一次完成。利用本实用新型专利技术可以直接在验证平台的导航数据库进行添加PBN程序，验证过程中可对导航数据库进行编辑和修改。另外，本实用新型专利技术增加了视景数据库，在验证PBN飞行程序时，能根据视景中的地形地貌直观发现程序设计的缺陷和不足，对程序进一步修改完善。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于航空导航领域，具体涉及一种基于性能导航的飞行程序设计系统及验证平台。
技术介绍
中国经济的高速发展促进了民航业的迅速增长，1978年以来，中国民航运输总周转量年增长率为18%，约为同期GCP增长速度的2倍左右。2000年中国民航运输总周转量为世界第九位，2003年为第五位，2004年为第三位，2005年跃居到世界第二位。近年来一直保持着第二的位置，已成为民航大国。虽然中国民用航空运输系统整体保持着快速稳步发展，然而中国民航的快速发展也面临诸多挑战，主要包括(1)特殊机场众多特殊机场是指飞行环境复杂、机场保障条件不足，为保证飞行安全，需要采取特别应对措施的机场。我国目前有38个特殊机场，海拔对38米(8000英尺)以上的高高原机场有8个，还有更多的高原和复杂机场正在建设中。受地形和地理条件的影响，这些机场和区域的传统地基导航设施难以满足运行需要，且投资巨大，维护成本高。(2)东西部发展不平衡由于我国地区经济发展的不平衡，东部地区拥有较完善的基础设施和地基导航系统，监视雷达可实现多重覆盖。但西部地区的基础设施和地面导航台建设不完善，导航台和监视雷达的信号覆盖不完全。随着西部经济的快速发展，西部地区民航基础设施的建设面临严峻挑战。传统导航时利用接收地面导航台的信号，通过向台和背台飞行实现对航空器的引导，其航路和飞行程序受地面导航台的布局与设备种类的制约，精度有限，现在的运行概念和技术手段不能解决上述问题。随着机载设备能力的提高以及卫星导航及其它先进技术的不断发展，国际民航组织(ICAO)提出了“基于性能的导航(PBN=Performance Based Navigation)”概念。PBN的引入体现了航行方式从基于传感器导航到基于性能导航的转变。 PBN较传统程序具有如下优势 精确地引导航空器，提高飞行运行安全性； 提供垂直引导，实施连续稳定的下降程序，减少可控撞地的风险； 改善全天候运行，保障地形复杂机场运行的安全； 实现灵活而优化的飞行航径，增加飞机业载，减少飞行时间，节省燃油。 PBN原型源于RNAV (区域导航)和RNP (所需性能导航)概念。其概念是九十年代初期国际民航组织研究发展新航行系统(FANS)时提出的，最初是应用在跨洋飞行的空域管理和空中交通间隔调配。随着机载导航技术的不断创新，PBN的定义和内涵也在不断变化。国际民航组织在整合已有研究成果的基础上，2008年正式提出了基于性能的导航概念， 明确了 RNAV和RNP是两种不同形式的PBN，其应用范围也拓广到了飞行的各个阶段。PBN 是航空强国目前正在研究的热门课题，也是国际航空界公认为未来航行发展的趋势。最早应用PBN技术的是美国阿拉斯加航空公司。在朱诺机场使用PBN程序后实现了地形复杂和低天气标准运行。目前美国有近10个复杂程度不同的机场使用了 PBN程序， 仅阿拉斯加航空公司2003-2004年间，经统计减少备降返航603个航班，并每年节约500万美元。基于性能的导航技术的应用为航空公司带来了高安全可靠性和巨大的经济效益。国际上除美国外，加拿大、新西兰、澳大利亚也开展了 PBN技术的研究与应用。欧盟国家也在积极关注PBN技术的发展，并在积极推动这些技术在欧洲的实施，并将PBN作为欧洲天空一体化的重要技术支撑之一。PBN技术的日臻成熟与完善，为中国民航的快速、安全发展提供了有效解决问题的途径。国际民航组织第36届大会决议指出“各缔约国应在2009年完成PBN实施计划， 确保在2016年之前，以全球一致和协调的方式过渡到PBN运行”。中国民航局为此发布了 《中国民航基于性能导航(PBN)实施路线图》，在中国大力推广PBN航行新技术。中国民航 PBN实施路线图也于2009年出台。其实施策略将分为三个阶段，即近期O009-2012)、中期 0013-2016)、远期0017-2025)。近期实行PBN重点应用，中期实行PBN全面应用，远期实行PBN与CNS/ATM系统整合。西藏拉萨机场的复杂性让传统程序遇到了很多难以克服的瓶颈，PBN飞行程序完美地解决了这个问题。PBN技术的应用为中国民航的发展翻开了新的一页。继拉萨之后，目前国内有西藏林芝、邦达、阿里，以及云南的丽江、湖南的张家界、安徽的黄山、吉林的延吉等机场相继实施了 PBN程序。PBN程序的应用解决了这些地形复杂机场运行标准高、空域复杂等弊端，为航空公司与机场带来了可观的效益。但上述国内机场运行的PBN程序都是国外公司所设计，核心技术依然掌握在国外公司的手里。目前具备PBN程序设计能力的只有波音公司、空客公司以及美国Naverus公司，国外公司也看好了中国市场的巨大潜力，对中国进行技术上的封锁，这对中国民航提高安全运行，推荐新技术应用，由民航大国提升到民航强国十分不利。目前，全世界范围内仅有法国和意大利有设计开发的PBN飞行程序设计软件，其包括(I)GITAN(法国)Geotitan飞行程序设计软件是法国民航学院(ENAC)与法国航空数据信息公司 CGX于2001年投入研发的商用软件。软件主要建立了一套基于AIXM的航空地形数据库，完全整合ICAO Doc8168-0PS/611规范，实现自动绘制保护区，自动评估障碍物，自动制作航图和编制报告等功能。(2) FPDAM 软件(意大利)FPDAM是意大利IDS公司开发的一款先进的飞行程序设计和空域管理软件。它的主要特点是能以三维的方式设计仪表飞行程序，并建立了一个完整的航空数据库平台，不仅为它的飞行程序管理软件提供平台提供数据，还支持雷达信号分析，空域程序设计等提供可靠数据保证，其用传统导航信息和区域导航概念提供程序设计的交互环境。FPDAM为用户工作提供了如下功能 对于新建机场、机场改造提供快速的仪表飞行程序设计； 在保证间隔和MEA/MEL/LSALT确认的同时，设计航路航线； 对地面导航设施临时超出服务范围，重新规划路线和重新设计航线； 对有限制的空域进行定义和修改； 空域存在军事训练或其它重要空中事件期间，对有临时限制的区域进行管理； 对新建机场周围障碍物及周围环境的评估； 对机场的总规划进行分析； 可用飞行模式检查所设计仪表飞行程序。国内目前只有适用于传统飞行程序设计与分析功能的系统，还没有PBN飞行程序设计的系统。另外，国外航空飞行模拟飞行平台比较成熟与完善。从初级模拟器到高级全动模拟机已成系列应用于飞行员的各个阶段培训。但是专门应用于程序验证的平台目前在国内外尚无商用平台。所以目前程序的验证都使用飞行员训练用的全动模拟机，这对程序验证来讲存在的一个主要问题就是验证周期时间长的问题，因为程序编码由FMS导航数据库公司制作，FMS导航数据库的制作周期是观天，验证后如果发现程序有问题需要修改，则需等到下一个制作周期才可修改，一个PBN程序设计完成一般需要修改两三次以上，每修改一次需要等观天修改导航数据库，修改次数越多，耗费周期越多，时间太长。同时也存在着使用全动模拟机验证费用高昂的困难。同时，国外用于PBN程序验证的模拟机版本差异大，跨越时间长，不是全部模拟机都具有所验证机场的模拟机视景数据库，在PBN程序验证时有的模拟机可以安装验证机场的视景，但有的却不能安装，在安装了验证机场视景的模拟机上进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何运成，李娜，李旭，王冠宇，王仲，
申请(专利权)人：中国民航科学技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：