基于四维航迹运行的大型客机飞行引导技术

本书围绕四维航迹运行中如何实现精准定时到达这一目标，全面阐述基于四维航迹运行的大型客机飞行引导技术，内容覆盖飞行计划航段解析、四维航迹规划和重规划、四维航迹飞行误差估计、基于四维航迹运行的飞行引导指令计算、飞行管理着陆系统（FLS）进近引导等飞行引导全过程。 本书共12 章，主要内容包括飞行计划航段解析和过渡路径的构建、基于航迹运行的四维航迹规划、四维航迹各个航路点的要求到达时间（RTA）分配、四维航迹冲突探测与消解、四维航迹飞行误差估计和误差管理策略研究、基于四维航迹运行的推力管理系统需求分析及架构设计、基于四维航迹运行的飞行引导指令计算、飞行管理着陆系统进近引导技术等飞行管理和飞行引导技术领域的前沿问题，对新一代飞行管理系统的研究具有参考价值。读者若要查询本书各章相关彩色插图，尤其是仿真结果彩色插图，可登录华信教育资源网（http：//www.hxedu.com.cn）下载素材。 本书是作者团队10 年来从事飞行管理系统和飞行引导技术研究工作的总结，书中所阐述的理论方法基本上是经过预研项目和实际工程型号验证的，具有重要的理论意义和工程应用价值。本书可供从事飞行控制、飞行管理、飞行引导技术研究的工程技术人员和相关专业的硕士/博士研究生参考使用。

李广文博士，主要从事飞行控制理论及工程应用、飞行管理技术等方面的研究和教学工作，发表论文40余篇，参编专著3部、教材2部；主持工业和信息化部民机专项项目2项、航空科学基金3项，主持横向课题10余项。作为控制系统负责人设计完成HXZ小型舰载***飞行管理及自动控制系统，作为主要技术骨干参加了侦察机、电子**机、反潜机、运九运输机、预警机等多型特种飞机和AG600水陆两栖飞机自动飞行控制系统的设计工作，在大型飞机自动飞行控制系统、飞行管理系统引导技术研究方面具有丰富的工作经验。

目 录
第1 章 绪论 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．1 飞行管理系统 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．1
1．2 基于航迹的运行模式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．2
1．2．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．3
1．2．2 研究进展 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．5
1．3 基于四维航迹运行的飞行管理系统需求分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．8
1．4 基于四维航迹运行的飞行引导技术 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．10
1．4．1 基于四维航迹运行的飞行引导关键技术 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．11
1．4．2 基于四维航迹运行的飞行引导系统架构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．12
第2 章 地球模型及引导参数计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．14
2．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．14
2．2 导航坐标系的建立和引导参数的计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．14
2．3 大圆航线及其引导参数的计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．16
2．3．1 大圆航线应飞航向（真航向） ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．17
2．3．2 大圆航线侧偏距计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．18
2．3．3 大圆航程计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．18
2．3．4 大圆航线的正解 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．19
2．3．5 大圆航线的反解 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．19
2．4 等角航线及其引导参数的计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．20
2．4．1 等角航线的正解 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．21
2．4．2 等角航线的反解 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．22
2．4．3 等角航线侧偏距的计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．23
2．5 平面直角坐标系及其引导参数的计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．24
2．5．1 经度和纬度方程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．24
2．5．2 平面直角坐标系中某一点的经度和纬度推算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．25
2．5．3 平面直角坐标系中的侧偏距计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．26
第3 章 飞行计划航段的解析和过渡路径的构建 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．27
3．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．27
3．2 ARINC 424 中的飞行计划简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．27
3．3 ARINC 424 中的飞行计划编码和存储方式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．28
3．4 ARINC 424 中的各个航段的定义、所需数据和解析算法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．31
3．4．1 AF 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．31
3．4．2 CA 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．32
3．4．3 CD 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．33
3．4．4 CF 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．34
3．4．5 CI 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35
3．4．6 CR 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．35
3．4．7 DF 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．36
3．4．8 FA 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．37
3．4．9 FC 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．37
3．4．10 FD 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．38
3．4．11 FM 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．38
3．4．12 HX 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．39
3．4．13 IF 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．41
3．4．14 PI 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．41
3．4．15 RF 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．4．16 TF 航段??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．4．17 VA 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．43
3．4．18 VI 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．44
3．4．19 VM 航段 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．44
3．4．20 VR 航段 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．44
3．5 ARINC 424 中的各个航段的过渡路径构建 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．45
3．5．1 切线过渡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．45
3．5．2 45°截获过渡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．49
3．5．3 方位截获过渡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．51
3．5．4 直飞过渡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．52
3．5．5 进入等待过渡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．55
3．5．6 圆弧截获过渡 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．59
3．6 ARINC 424 中的各个航段过渡时存在的特殊情况 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．62
3．7 ARINC 424 中的各个航段的过渡路径 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．63
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．65
第4 章 基于航迹运行的四维航迹规划 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
4．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
4．2 四维航迹的关键概念及内容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．66
4．3 四维航迹规划中的约束条件和影响因素 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．67
4．3．1 性能限制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．67
4．3．2 空管要求 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．68
4．3．3 气象条件的影响 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．68
4．3．4 性能优化指标的选择 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．68
4．4 性能数据库的建立 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．69
4．4．1 基本飞行性能数据库的建立 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．69
4．4．2 运行性能数据库的建立 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．71
4．5 四维航迹参数预测 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．75
4．5．1 地速 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．75
4．5．2 估计到达时间 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．76
4．5．3 燃油余量 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．76
4．6 四维航迹规划和RTA 分配 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．76
4．6．1 水平航迹规划 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．77
4．6．2 基于性能优化指标的航迹垂直剖面规划 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．84
4．6．3 基于航迹运行的四维航迹RTA 分配 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．86
4．7 仿真算例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．86
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．90
第5 章 四维航迹各个航路点的RTA 分配 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．91
5．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．91
5．2 空间气象网格数据预报和更新修正 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．91
5．2．1 基于空间气象网格数据的航路气象预报 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．92
5．2．2 基于多元回归方法和机载气象雷达数据的气象数据更新 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????．93
5．2．3 气象预报值和气象回归预测值仿真结果对比 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．95
5．3 基于伪航路点法的ETA 计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．97
5．3．1 基于伪航路点法的风场信息细化 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．97
5．3．2 ETA 计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．98
5．4 四维航迹RTA 序列初始分配 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．101
5．4．1 四维航迹RTA 序列初始分配流程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．101
5．4．2 四维航迹RTA 序列初始分配仿真算例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．103
5．5 基于约束管理和松弛的四维航迹RTA 序列重分配 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．105
5．5．1 四维航迹RTA 序列与飞机ETA 预测的冲突分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．106
5．5．2 四维航迹RTA 序列重分配问题描述和建模 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．107
5．5．3 基于内点法的四维航迹RTA 序列重分配方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．110
5．5．4 四维航迹RTA 序列重分配仿真算例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．112
5．5．5 四维航迹RTA 序列重分配算法的局限性 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．113
本章小结 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．113
第6 章 四维航迹冲突探测与消解 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．114
6．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．114
6．2 四维航迹冲突探测 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．114
6．2．1 四维航迹冲突探测的假设条件 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．114
6．2．2 改进型Paielli 法的流程和算法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．117
6．2．3 四维航迹冲突探测仿真算例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．125
6．2．4 航迹航向变化的冲突探测方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．127
6．2．5 航迹航向变化的冲突探测仿真算例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．128
6．2．6 根据冲突概率确定冲突区 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．130
6．3 基于机动消解模式的航迹冲突消解路径遗传算法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．131
6．3．1 机动消解模式和适应度函数的定义 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．131
6．3．2 机动消解模式的选择策略 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．135
6．3．3 基于遗传算法的冲突消解 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．136
6．3．4 冲突消解流程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．139
6．3．5 冲突消解仿真算例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．141
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．143
第7 章 四维航迹飞行误差估计和误差管理策略研究 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．144
7．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．144
7．2 四维航迹飞行误差的定义和RNP/ANP 的定义 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．144
7．2．1 水平位置误差 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．144
7．2．2 垂直位置误差 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．145
7．2．3 时间误差 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．146
7．2．4 RNP/ANP 的定义 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．148
7．3 基于多源信息融合算法的飞行位置误差估计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．149
7．3．1 常用导航传感器的精度和组合方式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．149
7．3．2 基于扩展卡尔曼滤波器的组合导航性能评估 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．151
7．3．3 基于扩展卡尔曼滤波器的组合导航误差估计仿真算例 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????．154
7．4 航迹跟踪误差估计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．156
7．4．1 飞机飞行动力学和运动学模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．158
7．4．2 自动飞行控制系统架构及控制律设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．159
7．4．3 风场模型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．162
7．4．4 舵回路模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．164
7．4．5 航迹跟踪误差估计仿真算例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．165
7．5 ETA 误差估计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．167
7．5．1 飞机性能限制 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．168
7．5．2 飞行时间误差估计仿真算例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．169
7．6 误差管理策略研究 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．175
7．6．1 虚警率、漏警率和误差阈值的关系 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．175
7．6．2 误差管理阈值的确定方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．176
7．6．3 误差阈值设置算例 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．177
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．177
第8 章 基于四维航迹运行的推力管理系统需求分析及架构设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????．178
8．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．178
8．2 基于四维航迹运行的推力管理系统需求分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．178
8．2．1 基于四维航迹运行的起飞段推力管理系统需求分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．178
8．2．2 基于四维航迹运行的爬升段推力管理需求分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．180
8．2．3 基于四维航迹运行的巡航段推力管理系统需求分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．181
8．3 基于四维航迹运行的推力管理系统架构设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．183
8．4 基于四维航迹运行的推力管理系统功能实现 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．187
8．4．1 基于四维航迹运行的飞行剖面规划 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．187
8．4．2 基于四维航迹运行的推力指引值计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．199
8．4．3 基于四维航迹运行的推力边界值计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．202
8．4．4 推力等级设定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．204
8．5 基于四维航迹运行的推力管理系统功能转换逻辑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．207
8．5．1 起飞段的推力管理系统功能转换逻辑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．208
8．5．2 爬升段的推力管理系统功能转换逻辑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．209
8．5．3 巡航段的推力管理系统功能转换逻辑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．211
8．5．4 下降段的推力管理系统功能转换逻辑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．213
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．213
第9 章 基于四维航迹运行的飞行引导指令计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．214
9．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．214
9．2 优化水平航段过渡路径 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．214
9．3 优化水平引导截获路径 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．217
9．4 基于性能模式优化垂直剖面 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．218
9．5 处理高度限制和速度限制 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．221
9．6 考虑气象因素时的ETA 估算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．224
9．7 特殊情况下的航迹重规划 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．225
9．7．1 飞行途中遭遇恶劣天气 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．225
9．7．2 飞行途中遭遇航迹冲突 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．226
9．8 飞行引导过程中的模式管理 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．227
9．9 飞行引导指令计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．230
9．9．1 直线航段滚转角指令计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．231
9．9．2 圆弧航段滚转角指令计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．231
9．9．3 航迹目标高度指令计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．232
9．9．4 目标垂直速率指令计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．232
9．9．5 目标速度指令计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．232
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．233
第10 章 飞行管理着陆系统进近引导技术 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．234
10．1 概述 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．234
10．2 FLS 进近引导技术简介 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．234
10．3 FLS 进近引导功能架构设计和关键技术 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．235
10．3．1 FLS 进近引导功能架构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．235
10．3．2 FLS 进近引导过程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．236
10．3．3 FLS 进近引导过程的影响因素及关键技术分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．238
10．4 基于导航传感器完好性的FLS 进近能力判断??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．242
10．4．1 FLS 进近能力判断原理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．242
10．4．2 基于卡尔曼滤波器残差的FLS 进近能力判断 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．244
10．4．3 基于故障允许时间和阈值限制的FLS 进近能力判断 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．251
10．5 FLS 进近引导模式判断及转换逻辑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．254
10．5．1 FLS 进近引导模式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．254
10．5．2 FLS 进近引导模式的预位/截获/接通/断开条件 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．255
10．5．3 不同进近方式下FLS 进近引导模式转换逻辑 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．262
10．5．4 不同进近方式下FLS 进近引导模式的显示 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．265
10．5．5 FLS 进近引导过程的信息显示 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．268
10．6 基于导航数据库信息的FLS 虚拟波束生成 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．271
10．7 基于空间几何关系的FLS 波束偏差计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．278
10．8 FLS 进近引导指令计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．282
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．286
第11 章 基于四维航迹运行的大型客机飞行引导技术仿真验证系统设计 ??????????????????????????????????????．287
11．1 概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．287
11．2 仿真验证系统功能需求分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．287
11．3 仿真验证系统的功能架构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．289
11．4 仿真验证系统的层次结构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．293
11．5 仿真验证系统的任务设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．296
11．5．1 CDU 任务 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．296
11．5．2 四维航迹规划和预测任务 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．296
11．5．3 精确四维飞行引导任务 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．304
11．5．4 飞行仿真任务 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．307
11．6 仿真验证系统的网络结构 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．308
11．7 仿真验证系统的数据接口 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．309
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．309
第12 章 FLS 进近引导技术仿真验证系统 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．310
12．1 功能需求分析及总体框架设计 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．310
12．2 建模需求分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．312
12．2．1 所需模型概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．312
12．2．2 自动飞行控制系统模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．314
12．2．3 风场模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．318
12．2．4 机场环境模型 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．319
12．3 显示界面设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．320
12．4 基于蒙特卡洛模型的FLS 进近引导技术仿真验证 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．323
12．4．1 FLS 进近引导效果评估流程 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．324
12．4．2 FLS 进近引导效果评估指标 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．324
12．4．3 FLS 进近引导技术仿真场景及参数设置 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．326
12．4．4 FLS 进近引导律设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．326
12．4．5 FLS 进近引导技术综合仿真验证 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．328
本章小结 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．340
参考文献 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????．341