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基于四维航迹运行的大型客机飞行引导技术

基于四维航迹运行的大型客机飞行引导技术

书籍作者:李广文 ISBN:9787121447570
书籍语言:简体中文 连载状态:全集
电子书格式:pdf,txt,epub,mobi,azw3 下载次数:2973
创建日期:2023-05-31 发布日期:2023-05-31
运行环境:PC/Windows/Linux/Mac/IOS/iPhone/iPad/Kindle/Android/安卓/平板
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内容简介
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。
作者简介
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。
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目录
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