4d航迹的概述与环境要素

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1、4D航迹的概述与环境要素民航湖南空管分局湖南长沙410137摘要:木文主要研究了飞机从起飞到着陆的过程中完成四维飞行对于航路设备环境的要求。木文对四维飞行航迹的由来、四维飞行剖面的相关概念作了简要的介绍。4D航迹可以很好的解决目前我国所面临的空中交通拥堵问题，4D航迹是未来我国民用航空导航方法的主要发展方向。木文所做的工作是为实现空中交通流量管理系统做准备的。关键词:区域导航四维飞行GPS导航引言近年来航空业有了突飞猛进的发展，但是航空事故也在不断发生，为了提高飞行的安全性和经济性，优化飞机的飞行管理系统是很有必要的，飞行性能数据的计算是飞行管理系统的一部分，了解飞机的飞行

2、性能数据的计算才能实时的知道飞机的飞行状态，这样可以节省大量的燃油消耗，并且可以按照空中交通管制规定的时间精确的到达指定地点。这样不仅可有效地缓和机场空域的拥挤，提高机场吞吐能力，而且能大大减轻飞行员和ATC管制人员的工作负荷。在空中交通管理环境方面，目前所用的空中交通管理(ATC)系统都是靠雷达监测空中的交通情况，由机场调度员来控制和管理飞机的进场和着陆。该系统被称为战术控制系统，它只在机场上空的终端区内通过调整飞机间的相互位置来控制飞机的进近和着陆。随着空运事业的迅速发展，空中交通H益繁忙和拥挤，该战术系统所存在的许多问题和缺陷也愈加突出。为此，Boeing公司在七十年

3、代便提出了一种战略控制方案.其基木思想为:扩展对飞机进行交通管制的范围，当其还远离机场，甚或刚刚起飞时，就为其制定一个4D飞行计划，使其在整个飞行中沿优化飞行剖面，按预计的时间表到达中途点或终端机场，用时间间隔来调整其进场和着陆次序。这样，就可使ATC人员能从全局出发，在较大范围(或整个空域)内调度飞机的飞行。该战略控制方案迅速得到了美国以及欧洲各国的大力支持。美国交通部(DOT)在七十年代中期提出的先进空中交通管理系统(AATMS)的研究计划中，即定义了一种用于解决90年代空中交通问题的ATC系统，其主要特色即是采用了战略控制思想。4D航迹的原理?4D航迹：4D航迹是一种

4、基于四维的从当前位置到结束位置连续的对于飞机飞行轨迹的精确描述。(在4D航迹上的每一个点都精确的与时间关联。)?3D航迹：3D航迹是一种基于三维的从当前位置到结束位置连续的对于飞机飞行轨迹的精确描述。(在3D航迹中任何一个点都没有与时间关联。)?3?D航迹：3?D航迹是指3D连续航迹中•一个活着多个点与要求抵达时间的结合。航迹的使用是为了给飞机提供间隔。间隔包括为飞机的资源使用排序，为航空器间提供吋间间隔。只有4D航迹才能为飞机提供冲突预防。即使是最简单的冲突预防也需要和时间关联，3D航迹对飞机之间的冲突预防贡献不大，洋区飞行尤其突出。总而言之在3D航迹系统里航空器与航空器

5、之间并没奋冲突预防的功能，他们所处的安全空域内同时还可能奋其他航空器出现。这样就会导致可用空域资源的利用效率大量的减少。本文主要研宄的对象是要实现4D航迹所必须具备的航路设备环境，分为比较先进的GPS设备和传统的DME、VOR设备等，以及机载的FMS系统几部分来进行讨论。4D航迹的研究对于空中交通管理的软件开发工作，世界各国己经取得了相当多的成果，苏中最突出的是美国FAA和NASA在九十年代联合开发并己投入使用的中央塔康台自动化系统CTAS。这套软件的主要功能是针对航空器进场次序及着陆吋间研发的，其核心模块即为航班的4D飞行轨迹合成。比利吋的BARCO公司，则研制开发了以F

6、PL,ATC规则、气象数据以及航空器的飞行性能为基础进行航迹预测的04D轨迹预测软件。从1995年起，法国的EEC(EurocontrolExperimentCentre)中心开始开发BADA飞机性能数据库，并且仍在不断的更新中，到0前为止共包括295架不同型号的飞行的性能数据，如:飞机质量、飞行包线、发动机推力、空气阻力和燃油流量等，所冇数据都是根据飞行手册、运行手册来确定的。BADA最主要的用途是用于ATM系统中的飞行轨迹仿真和预测。现在4D轨迹优化、4D导航、制导以及4D飞行管理技术已经研究的比较成熟，而且在机场终端区空中交通管理方面得到了广泛的应用，并取得了很大的成

7、功。0前人们正在积极研究4D技术在未来空中交通管理领域更广阔的砬用。近年来随着国外各种型号大型先进民航客机的引进和使用，遇到对综合飞行控制系统、飞行管理系统等先进机载电子控制设备的使用与维护等问题，加之我国在近期内也将大力发展国产先进的干线民航客机，从而也迫切需要从原理和技术上对飞行管理这类系统进行研究和探讨。1991年，南京航空航天大学的张旗等对四维飞行性能管理中下降进场技术进行了研究与仿真。1993年，南京航空航天大学的吴树范、郭锁凤研究了飞机纵向飞行剖面的解算与综合。1996年，北京航空航天大学的王大海对先进