基于FSM的PBN飞行程序运行仿真分析

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1、第46卷第2期2016年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueVoi．46No．2M盯．2016基于FSM的PBN飞行程序运行仿真分析杨森(中国民航大学空中交通管理学院，天津300300)摘要：针对于性能的导航(PBN)飞行程序运行仿真过程中将面临飞行航段以及航空器的状态不断发生变化问题。提出采用有限状态自动机理论解决这一问题。仿真框架的水平剖面通过ARINC424中定义的航段类型对具体的程序进行分段建模；垂直剖面通过BADA的性能模型以及提出逆向法计算下降顶点的位置，

2、为水平剖面提供精确的性能及位置参数。获取的仿真航迹数据符合PBN的导航规范及精度要求，可用于进一步的PBN飞行程序的安全风险与噪声评估。关键词：基于性能的导航；飞行程序；有限状态自动机；下降顶点中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1671．654X(2016)02．0055．04SimulationMethodsforOperationofPBNnightProcedureBasedonFSMYANGSen(CollegeofAirTrafficManagement，CAUC，Tianjin3

3、00300，China)Abstract：AsthediversityofPBNflightlegsandthestatesofaircraftareconstantlychangingduringthesimulation，thetheoryofFiniteStateMachine(FSM)isusedtocontroltheconversionandcohesionbe-tweendifferentlegsandflightstates．Inthesimulationframework，thehoriz

4、ontalprofilemainlymodelstheprocedurewiththespecificlegsthatrefertoARINC424，andtheverticalprofileprovidesaccurateper-formanceparametersandpositionforhorizontalprofilebyusingtheperformancemodelofBADAandthereversemethodtocalculatethepositionofthetopofdescent．

5、Theacquiredtrajectoriesbysimulationcor-respondthenavigationspecificationsandtheprecisionrequirements，andCanbeusedforevaluatingthesecurityrisksandnoiseoftheflightprocedures．Keywords：PBN；flightprocedure；finitestatemachine(FSM)；topofdescent引言基于性能的导航(Performan

6、ceBasedNavigation，PBN)相对于传统飞行程序具有大幅减少管制员工作负荷、提高空域利用率、便于飞行员操作等优势。目前我国已进入实现PBN全面应用的中期(2013—2016)阶段，并预计在2016年底完成所有机场的PBN运行⋯。对终端区内PBN飞行程序进行运行仿真以获取科学的仿真数据和实验结果，有利于PBN飞行程序的评估与修订和空中交通安全水平及运行效率的提高。Zhang等”1提出一种基于运动学的航空器运行的快速仿真框架，该框架不支持PBN飞行程序中一些常用于起飞、进近和落地程序中的航段类型。

7、KoheiFun—abiki等[31针对小型航空器的飞行程序开发出一个三维的仿真软件，主要考虑了风对飞行轨迹、飞行员工作负荷以及航空器机动性能的影响。王超等H1设计开发了一个应用航空器运行仿真技术的集成软件平台，该平台的水平导航模式适用于传统的飞行程序的运行仿真。麻士东等【5’对PBN飞行程序的导航系统进行了建模，提出了实时仿真验证系统的实现框架。WiUiamGlover等【6’在仿真过程中结合BADA的性能模型考虑了风以及燃油消耗对最终航迹的影响。上述模型都缺乏对PBN程序中的航段的具体建模与仿真。本文提

8、供的PBN飞行程序的运行仿真方法，垂直剖面主要是通过BADA【_刊的性能模型以及提出逆向法计算TOD(TopofDescent)的位置；水平剖面通过ARINC424旧1中的航段编码规范对具体的PBN飞行程序进行分段建模。同时对航路点的飞越方式包括旁切收稿日期：2016—01—14修订日期：2016-03—12基金项目：国家自然科学基金项目资助(61039001)；国家科技支撑计划项目资助(201IBAH24808