[發明專利]一種模擬航空器飛行過程的方法

有效

• 申請號: 201310544896.5
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103578299A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 王家隆;辛曉娜;王玉柱
• 申請（專利權）人: 華北計算技術研究所
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;仇蕾安

技術領域

本發明屬于空中交通管理通用航空領域，具體涉及一種模擬飛行過程的方法。

背景技術

在模擬航空器的飛行過程時，目前常用的模擬方法主要是定時外推法。根據預先給定的一組離散的航跡點位置或管制員的實時指令，其中實時指令包括位置、航向和速度等信息，每隔一定時間ΔT（如1秒、3秒等）對下一點位置進行外推，從而模擬出連貫的飛行軌跡。

常用的外推方法主要是直飛算法：已知當前的位置L、當前速度v、當前加速度a和爬升率l，得出已飛距離x，x=v×ΔT+a×ΔT²/2；目標速度v’=v+ΔT×a；以及目標高度H，H=L+ΔT×l，最后根據已飛距離和目標高度得出目標位置。直飛算法適用于已知航跡點信息密度大，且航跡多為直飛的情況，而對于航跡點較少且有拐彎情況的航跡，使用直飛算法則無法實現高度的仿真。

而目前的飛行模擬器模擬飛機一次飛行的全過程，包括起飛機場的準備、開車、滑行、起飛爬升、空中巡航飛行、目的機場的降落、穿云、著陸等，由于動作較多，拐彎頻繁，因此需要獲取更多的航跡點，則直飛算法已經不能夠適應目前的飛行模擬器。

作為雷達管制模擬訓練系統的綜合空情顯示系統，其目的是對管制員進行模擬訓練，管制員實際只關心飛機在空中飛行時的位置狀態，因此需要一種模擬方法將飛行過程進行更為明確和直觀的劃分。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種模擬飛行過程的方法，該方法能夠根據飛行過程中的各階段特點，分別進行模擬顯示，這使得飛行過程更加直觀，所模擬的飛行過程更加精確。

為達到上述目的，本方法的基本思想為：首先將航空器的飛行過程劃分為四個階段，劃分方式為：以航空器跑道中心點為起點，以航線的第一點為終點，劃分為離場階段；以航線的第一點為起點，以航線的最末點為終點，劃分為航路階段；以航線的最末點為起點，以航空器導航臺位置為終點，劃分為進場階段；以航空器導航臺位置為起點，以距航空器跑道頭有設定距離的點為終點，劃分為進近階段；

對于每個階段，獲取該階段的所有過點，根據各階段特點選擇每一過點處的外推算法，則在該階段每一過點處，獲取一次航空器的實時飛行信息；根據所獲取飛行信息使用所選擇的外推算法進行外推，獲得航天器在該階段的飛行軌跡；每次外推結束后均進行到達過點判斷；

其中外推算法包括直飛外推算法和拐彎外推算法。

到達過點判斷用于判斷當前是否到達一下過點，若到達下一過點則切換至下一過點所選擇的外推算法。

將上述獲得的四個飛行階段中航空器的飛行軌跡進行組合，獲知航空器的整個飛行過程的飛行軌跡，從而實現對航空器整個飛行過程的模擬。

進一步地，離場階段、進場階段和進近階段在每次外推結束后，除進行到達過點判斷外進一步進行直飛拐彎判斷；

直飛拐彎判斷用于判斷是否需要拐彎；若需要拐彎，則下一過點選擇拐彎外推算法；若不需要拐彎則下一過點選擇直飛外推算法。

進一步地，針對所述離場階段、航路階段、進場階段以及進近階段四個階段的航空器飛行的不同特點，該方法具體分為如下步驟：

步驟一、對處于離場階段的航空器的飛行過程進行以下模擬：

獲取航空器的離地速度以及在離場階段的各個過點；

在離場階段的每一過點處，獲取一次航空器的飛行信息，該處飛行信息包括：速度、加速度、爬升率以及拐彎坡度；根據所獲取飛行信息使用選擇的外推算法進行外推，獲得航天器在離場階段的飛行軌跡；其中離場階段的第一過點處，選擇直飛外推算法；每次外推結束后除進行到達過點判斷外，進一步進行直飛拐彎判斷；

若下一過點選擇拐彎外推算法，則進一步進行爬升/下降判斷；若下一過點選擇直飛外推算法，則進一步進行加/減速判斷以及爬升/下降判斷；

加/減速判斷用于判斷當前是否達到下一過點的速度，若已達到，則航空器保持當前速度，不需加速或者減速；若未達到，則航空器進行相應的加速或者減速；

爬升/下降判斷用于判斷當前是否達到下一過點的高度，若已達到，則航空器保持當前高度，不需爬升或者下降，若未達到，則進行相應的爬升或者下降；

步驟二、對處于航路階段的航空器的飛行過程進行以下模擬：

獲取航空器在航路階段的各個過點；

在航路階段的每一過點處，獲取一次航空器的實時飛行信息，該處飛行信息包括：速度、高度以及加/減速度和爬升/下降率；根據所獲取飛行信息使用直飛外推算法進行外推，獲得航天器在航路階段的飛行軌跡；