專利名稱：一種基于性能導(dǎo)航的飛行程序設(shè)計系統(tǒng)及驗證平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于航空導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種基于性能導(dǎo)航的飛行程序設(shè)計系統(tǒng)及驗證平臺。
背景技術(shù)：
中國經(jīng)濟的高速發(fā)展促進了民航業(yè)的迅速增長，1978年以來，中國民航運輸總周轉(zhuǎn)量年增長率為18%，約為同期GCP增長速度的2倍左右。2000年中國民航運輸總周轉(zhuǎn)量為世界第九位，2003年為第五位，2004年為第三位，2005年躍居到世界第二位。近年來一直保持著第二的位置，已成為民航大國。雖然中國民用航空運輸系統(tǒng)整體保持著快速穩(wěn)步發(fā)展，然而中國民航的快速發(fā)展也面臨諸多挑戰(zhàn)，主要包括(1)特殊機場眾多特殊機場是指飛行環(huán)境復(fù)雜、機場保障條件不足，為保證飛行安全，需要采取特別應(yīng)對措施的機場。我國目前有38個特殊機場，海拔對38米(8000英尺)以上的高高原機場有8個，還有更多的高原和復(fù)雜機場正在建設(shè)中。受地形和地理條件的影響，這些機場和區(qū)域的傳統(tǒng)地基導(dǎo)航設(shè)施難以滿足運行需要，且投資巨大，維護成本高。(2)東西部發(fā)展不平衡由于我國地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，東部地區(qū)擁有較完善的基礎(chǔ)設(shè)施和地基導(dǎo)航系統(tǒng)，監(jiān)視雷達可實現(xiàn)多重覆蓋。但西部地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施和地面導(dǎo)航臺建設(shè)不完善，導(dǎo)航臺和監(jiān)視雷達的信號覆蓋不完全。隨著西部經(jīng)濟的快速發(fā)展，西部地區(qū)民航基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)導(dǎo)航時利用接收地面導(dǎo)航臺的信號，通過向臺和背臺飛行實現(xiàn)對航空器的引導(dǎo)，其航路和飛行程序受地面導(dǎo)航臺的布局與設(shè)備種類的制約，精度有限，現(xiàn)在的運行概念和技術(shù)手段不能解決上述問題。隨著機載設(shè)備能力的提高以及衛(wèi)星導(dǎo)航及其它先進技術(shù)的不斷發(fā)展，國際民航組織(ICAO)提出了“基于性能的導(dǎo)航(PBN=Performance Based Navigation)”概念。PBN的引入體現(xiàn)了航行方式從基于傳感器導(dǎo)航到基于性能導(dǎo)航的轉(zhuǎn)變。 PBN較傳統(tǒng)程序具有如下優(yōu)勢 精確地引導(dǎo)航空器，提高飛行運行安全性； 提供垂直引導(dǎo)，實施連續(xù)穩(wěn)定的下降程序，減少可控撞地的風(fēng)險； 改善全天候運行，保障地形復(fù)雜機場運行的安全； 實現(xiàn)靈活而優(yōu)化的飛行航徑，增加飛機業(yè)載，減少飛行時間，節(jié)省燃油。 PBN原型源于RNAV (區(qū)域?qū)Ш?和RNP (所需性能導(dǎo)航)概念。其概念是九十年代初期國際民航組織研究發(fā)展新航行系統(tǒng)(FANS)時提出的，最初是應(yīng)用在跨洋飛行的空域管理和空中交通間隔調(diào)配。隨著機載導(dǎo)航技術(shù)的不斷創(chuàng)新，PBN的定義和內(nèi)涵也在不斷變化。國際民航組織在整合已有研究成果的基礎(chǔ)上，2008年正式提出了基于性能的導(dǎo)航概念， 明確了 RNAV和RNP是兩種不同形式的PBN，其應(yīng)用范圍也拓廣到了飛行的各個階段。PBN 是航空強國目前正在研究的熱門課題，也是國際航空界公認為未來航行發(fā)展的趨勢。[0013]最早應(yīng)用PBN技術(shù)的是美國阿拉斯加航空公司。在朱諾機場使用PBN程序后實現(xiàn)了地形復(fù)雜和低天氣標準運行。目前美國有近10個復(fù)雜程度不同的機場使用了 PBN程序， 僅阿拉斯加航空公司2003-2004年間，經(jīng)統(tǒng)計減少備降返航603個航班，并每年節(jié)約500萬美元?；谛阅艿膶?dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用為航空公司帶來了高安全可靠性和巨大的經(jīng)濟效益。國際上除美國外，加拿大、新西蘭、澳大利亞也開展了 PBN技術(shù)的研究與應(yīng)用。歐盟國家也在積極關(guān)注PBN技術(shù)的發(fā)展，并在積極推動這些技術(shù)在歐洲的實施，并將PBN作為歐洲天空一體化的重要技術(shù)支撐之一。PBN技術(shù)的日臻成熟與完善，為中國民航的快速、安全發(fā)展提供了有效解決問題的途徑。國際民航組織第36屆大會決議指出“各締約國應(yīng)在2009年完成PBN實施計劃， 確保在2016年之前，以全球一致和協(xié)調(diào)的方式過渡到PBN運行”。中國民航局為此發(fā)布了 《中國民航基于性能導(dǎo)航(PBN)實施路線圖》，在中國大力推廣PBN航行新技術(shù)。中國民航 PBN實施路線圖也于2009年出臺。其實施策略將分為三個階段，即近期O009-2012)、中期 0013-2016)、遠期0017-2025)。近期實行PBN重點應(yīng)用，中期實行PBN全面應(yīng)用，遠期實行PBN與CNS/ATM系統(tǒng)整合。西藏拉薩機場的復(fù)雜性讓傳統(tǒng)程序遇到了很多難以克服的瓶頸，PBN飛行程序完美地解決了這個問題。PBN技術(shù)的應(yīng)用為中國民航的發(fā)展翻開了新的一頁。繼拉薩之后，目前國內(nèi)有西藏林芝、邦達、阿里，以及云南的麗江、湖南的張家界、安徽的黃山、吉林的延吉等機場相繼實施了 PBN程序。PBN程序的應(yīng)用解決了這些地形復(fù)雜機場運行標準高、空域復(fù)雜等弊端，為航空公司與機場帶來了可觀的效益。但上述國內(nèi)機場運行的PBN程序都是國外公司所設(shè)計，核心技術(shù)依然掌握在國外公司的手里。目前具備PBN程序設(shè)計能力的只有波音公司、空客公司以及美國Naverus公司，國外公司也看好了中國市場的巨大潛力，對中國進行技術(shù)上的封鎖，這對中國民航提高安全運行，推薦新技術(shù)應(yīng)用，由民航大國提升到民航強國十分不利。目前，全世界范圍內(nèi)僅有法國和意大利有設(shè)計開發(fā)的PBN飛行程序設(shè)計軟件，其包括(I)GITAN(法國)Geotitan飛行程序設(shè)計軟件是法國民航學(xué)院(ENAC)與法國航空數(shù)據(jù)信息公司 CGX于2001年投入研發(fā)的商用軟件。軟件主要建立了一套基于AIXM的航空地形數(shù)據(jù)庫，完全整合ICAO Doc8168-0PS/611規(guī)范，實現(xiàn)自動繪制保護區(qū)，自動評估障礙物，自動制作航圖和編制報告等功能。(2) FPDAM 軟件(意大利)FPDAM是意大利IDS公司開發(fā)的一款先進的飛行程序設(shè)計和空域管理軟件。它的主要特點是能以三維的方式設(shè)計儀表飛行程序，并建立了一個完整的航空數(shù)據(jù)庫平臺，不僅為它的飛行程序管理軟件提供平臺提供數(shù)據(jù)，還支持雷達信號分析，空域程序設(shè)計等提供可靠數(shù)據(jù)保證，其用傳統(tǒng)導(dǎo)航信息和區(qū)域?qū)Ш礁拍钐峁┏绦蛟O(shè)計的交互環(huán)境。FPDAM為用戶工作提供了如下功能 對于新建機場、機場改造提供快速的儀表飛行程序設(shè)計； 在保證間隔和MEA/MEL/LSALT確認的同時，設(shè)計航路航線； 對地面導(dǎo)航設(shè)施臨時超出服務(wù)范圍，重新規(guī)劃路線和重新設(shè)計航線；[0025] 對有限制的空域進行定義和修改； 空域存在軍事訓(xùn)練或其它重要空中事件期間，對有臨時限制的區(qū)域進行管理； 對新建機場周圍障礙物及周圍環(huán)境的評估； 對機場的總規(guī)劃進行分析； 可用飛行模式檢查所設(shè)計儀表飛行程序。國內(nèi)目前只有適用于傳統(tǒng)飛行程序設(shè)計與分析功能的系統(tǒng)，還沒有PBN飛行程序設(shè)計的系統(tǒng)。另外，國外航空飛行模擬飛行平臺比較成熟與完善。從初級模擬器到高級全動模擬機已成系列應(yīng)用于飛行員的各個階段培訓(xùn)。但是專門應(yīng)用于程序驗證的平臺目前在國內(nèi)外尚無商用平臺。所以目前程序的驗證都使用飛行員訓(xùn)練用的全動模擬機，這對程序驗證來講存在的一個主要問題就是驗證周期時間長的問題，因為程序編碼由FMS導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫公司制作，F(xiàn)MS導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的制作周期是觀天，驗證后如果發(fā)現(xiàn)程序有問題需要修改，則需等到下一個制作周期才可修改，一個PBN程序設(shè)計完成一般需要修改兩三次以上，每修改一次需要等觀天修改導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫，修改次數(shù)越多，耗費周期越多，時間太長。同時也存在著使用全動模擬機驗證費用高昂的困難。同時，國外用于PBN程序驗證的模擬機版本差異大，跨越時間長，不是全部模擬機都具有所驗證機場的模擬機視景數(shù)據(jù)庫，在PBN程序驗證時有的模擬機可以安裝驗證機場的視景，但有的卻不能安裝，在安裝了驗證機場視景的模擬機上進行驗證時，驗證過程中 EGWPS地形數(shù)據(jù)庫一旦告警，可根據(jù)機場視景直接發(fā)現(xiàn)問題，對程序進行修改，而缺乏視景數(shù)據(jù)的模擬機出現(xiàn)地形告警時，對出現(xiàn)的問題需要深入研究討論，多次驗證飛行來確定原因。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種基于性能導(dǎo)航 PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)及驗證平臺，解決PBN程序設(shè)計過程中航路點的精確性、數(shù)據(jù)庫編碼的準確性、程序設(shè)計的合理性以及程序驗證周期過長等難題，滿足國內(nèi)航空市場快速增長的需求，滿足ICAO和我國民航對PBN程序的運行需求，降低設(shè)計成本與航空公司的應(yīng)用成本。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三層底層、中間層和最上層，其中所述底層為基于AIXM的核心數(shù)據(jù)庫層，其收集了各種數(shù)據(jù)庫，包括Alb和 NOTAM ；所述中間層是SUPERMAP組件層，其通過數(shù)據(jù)庫引擎與底層進行雙向交互；所述最上層為應(yīng)用層；所述應(yīng)用層包括1)PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊，其處理來自本地的數(shù)據(jù)和外部的中央數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，通過中間層與數(shù)據(jù)庫引擎進行雙向交互；本地的數(shù)據(jù)是指Supermap SDB文件形式存儲的數(shù)據(jù)；
6[0041]2)制圖應(yīng)用模塊，其根據(jù)標準航圖模板生成航圖，通過中間層與數(shù)據(jù)庫引擎進行雙向交互；3)ARINC424編碼輸出應(yīng)用模塊，包括對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和飛行程序數(shù)據(jù)進行編碼；對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行編碼的過程是對數(shù)據(jù)按先后順序生成數(shù)據(jù)表格輸出，對飛行程序數(shù)據(jù)進行編碼則是提取關(guān)鍵信息，并對關(guān)鍵信息重新排序，最后按順序生成數(shù)據(jù)表格文件；數(shù)據(jù)庫引擎將數(shù)據(jù)傳送給ARINC4M編碼輸出應(yīng)用模塊；此模塊提供三部分功能:A，根據(jù)飛行程序方案文件中的部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和飛行程序進行編碼前預(yù)處理；B，提供用戶對預(yù)處理后內(nèi)容再次編輯；C，導(dǎo)出設(shè)計自動編碼功能。4) SUPERMAP DESKPR0 (超圖公司的桌面軟件)瀏覽航圖應(yīng)用模塊或地圖文件，利用SUPERMAP DESKPR0瀏覽航圖模塊，利用桌面軟件在地圖處理上的功能對設(shè)計好的航圖進行加工，完成程序設(shè)計軟件不能完成的功能；數(shù)據(jù)庫引擎將數(shù)據(jù)傳送給SUPERMAP DESKPR0瀏覽航圖應(yīng)用模塊或地圖文件；5)基于模板和數(shù)據(jù)的報告模塊，其根據(jù)數(shù)據(jù)庫引擎?zhèn)魉蛠淼臄?shù)據(jù)，按設(shè)計的模板， 自動生成報告文件。所述PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊自動檢查設(shè)計是否符合PBN飛行程序航路點序列規(guī)則，并生成標稱航跡與保護區(qū)；同時按規(guī)則分段存儲，便于保護區(qū)的分段評估；實現(xiàn) RNAV或RNP保護區(qū)與傳統(tǒng)ILS保護區(qū)的無縫連接；對人工障礙物和DEM障礙物進行識別； 自動進行進場、離場、起始進近、中間進近、非精密進近、ILS-0AS、APV_BAR0 OAS各個階段和目視面障礙物評估，給出參考性建議。所述PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊包括三層(1)顯示層和參數(shù)設(shè)置界面所述顯示層用于可視化分層顯示PBN飛行程序設(shè)計的各個程序設(shè)計元素，所述程序設(shè)計元素包括跑道，導(dǎo)航臺，保護區(qū)；所述參數(shù)設(shè)置界面用于圖形化設(shè)置程序設(shè)計元素所需要的參數(shù)；(2)業(yè)務(wù)邏輯層是該模塊的核心層，其負責(zé)與所述顯示層和參數(shù)設(shè)置界面進行交互，以及與底層的數(shù)據(jù)庫進行交互，同時完成算法的調(diào)用；(3)數(shù)據(jù)存儲層包括本地配置文件、本地SUPERMAP數(shù)據(jù)源和基于AIXM的中央數(shù)據(jù)庫；所述本地配置文件通過XML解析器與業(yè)務(wù)邏輯層進行交互；所述本地SUPERMAP數(shù)據(jù)源通過SUPERMAP SDX+引擎和引擎與業(yè)務(wù)邏輯層進行交互；所述基于AIXM的中央數(shù)據(jù)庫通過SQLSERVER數(shù)據(jù)庫引擎與業(yè)務(wù)邏輯層進行交互。一種用于對所述基于性能導(dǎo)航的飛行程序設(shè)計系統(tǒng)進行驗證的驗證平臺，所述驗證平臺包括飛行動力學(xué)系統(tǒng)、飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、發(fā)動機系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)與慣性平臺系統(tǒng)、中央監(jiān)控系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和視景系統(tǒng)；所述發(fā)動機系統(tǒng)包括燃油系統(tǒng)；所述飛行動力學(xué)系統(tǒng)包括氣動系數(shù)模塊和運動方程模塊，所述氣動系數(shù)模塊是飛機各種條件下升、阻力以及力矩系數(shù)的集合，在計算過程中通過實時查詢獲得此刻的飛機各種氣動系數(shù)值。它通過接收操縱系統(tǒng)的飛機舵面、襟翼位置，以及相關(guān)飛行參數(shù)，利用這些參數(shù)查詢氣動系數(shù)，再利用氣動系數(shù)計算氣動力和力矩，并將計算結(jié)果輸送到運動方程模塊；所述運動方程模塊接收氣動系數(shù)模塊的氣動力和力矩、以及發(fā)動機系統(tǒng)的推力值、燃油重量及飛機重心位置、以及標準大氣數(shù)據(jù)，利用這些條件以及飛機初始值，解算飛機六自由度非線性全量運動方程，得到飛機的姿態(tài)、速度、升降率、位置以及其它飛行參數(shù)， 并將這些參數(shù)重新反饋給氣動系統(tǒng)模塊，重新查詢獲取氣動系數(shù)并進行氣動力以及氣動力矩計算，再傳遞給運動方程模塊，周而復(fù)始重復(fù)上述計算過程，實現(xiàn)飛行動力學(xué)計算；所述飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)，自身帶有導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、飛機性能數(shù)據(jù)庫以及氣動數(shù)據(jù)和發(fā)動機數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)飛行管理與飛行引導(dǎo)兩部分功能；所述飛行管理部分，通過人機界面輸入起飛初始參數(shù)以及離場以及進場、進近飛行程序，以使飛機按此飛行程序進行離場、降落；所述飛行引導(dǎo)部分，接收飛機動力學(xué)系統(tǒng)以及飛行控制系統(tǒng)傳送的信息，與數(shù)據(jù)庫中的飛行計劃比對，計算出當前的速度、航向以及航跡誤差，再傳遞給飛行控制系統(tǒng)與發(fā)動機系統(tǒng)，實現(xiàn)對速度、航向以及航跡偏差的控制，之后，飛機動力學(xué)系統(tǒng)以及飛行控制系統(tǒng)再將計算得到的新信息反饋給飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)，再次計算偏差并進行控制，周而復(fù)始重復(fù)上述過程，完成導(dǎo)航過程，使飛機按預(yù)期航跡飛行。同時，飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)對導(dǎo)航源的精度、以及位置精度進行計算，并在精度不符合要求時進行報警；所述飛行控制系統(tǒng)，接收飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)發(fā)送的當前航跡和航向偏差，利用預(yù)先設(shè)計的控制率，計算得到修正偏差所需要的飛機舵面以及襟翼操縱量，將操縱量數(shù)據(jù)傳遞到翼面舵機，執(zhí)行操作，使飛機改變姿態(tài)以及航向，按照預(yù)期的航跡飛行；所述發(fā)動機系統(tǒng)，接收飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)發(fā)送的當前速度和高度偏差，利用預(yù)先設(shè)計的發(fā)動機油門控制率，計算得到修正偏差所需要的燃油流量以及自動油門操縱量， 將操縱量數(shù)據(jù)傳遞到發(fā)動機系統(tǒng)，執(zhí)行操作，使發(fā)動機改變推力，從而改變速度、高度等飛行參數(shù)，達到預(yù)期的飛行指標；所述大氣數(shù)據(jù)與慣性平臺系統(tǒng)，包括大氣數(shù)據(jù)處理部分和慣性平臺部分，所述大氣數(shù)據(jù)處理部分通過傳感器獲得大氣的動壓、靜壓、總壓、大氣溫度這些基本參數(shù)，來計算當前的大氣基本參數(shù)和氣壓高度、空速信息；所述慣性平臺部分通過三個軸向加速度計得到飛機加速度信息，通過積分獲得三軸的速度信息，再次積分獲得三維位置信息，利用大氣數(shù)據(jù)的空速信息，計算得到當前風(fēng)速，利用氣壓信號，得到氣壓修正高度；所述中央監(jiān)控系統(tǒng)，接收來自其它所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對各系統(tǒng)工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)超限以及狀態(tài)異常，將以音頻以及視頻信息進行報警，提醒機組注
辰、 所述操縱系統(tǒng)提供了機組手動操縱飛機的設(shè)備，包括轉(zhuǎn)向輪、駕駛桿、油門桿和腳蹬，機組通過這些設(shè)備直接將操縱指令發(fā)送給飛行控制系統(tǒng)、翼面舵機、發(fā)動機系統(tǒng)，在起飛、降落以及執(zhí)行流量調(diào)整、管制指令時人工進行操縱，在系統(tǒng)失效、突發(fā)意外時也可以人工操控飛機；所述儀表系統(tǒng)包括主飛行顯示器、導(dǎo)航顯示器；所述儀表系統(tǒng)接收來自大氣數(shù)據(jù)與慣性系統(tǒng)、飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)、飛行動力學(xué)系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)的參數(shù)，對當前飛行姿態(tài)、速度、升降率、馬赫數(shù)、高度、航跡、導(dǎo)航信息、地形信息、大氣數(shù)據(jù)、飛行計劃數(shù)據(jù)進行顯示，供機組查看，以了解目前飛行狀態(tài)；所述視景系統(tǒng)接收當前飛行姿態(tài)、速度、升降率、馬赫數(shù)、高度、航跡、導(dǎo)航信息，利用自帶的三維地形數(shù)據(jù)庫，提供飛行中的虛擬三維場景，包括三維地形、三維大氣環(huán)境、機場終端區(qū)環(huán)境、三維飛機模型；提供發(fā)動機、以及外界自然環(huán)境中的音響效果，為機組模擬飛行提供逼真的三維視覺以及聽覺信息。所述視景系統(tǒng)包括飛行數(shù)據(jù)接口，內(nèi)存調(diào)度模塊、緩沖區(qū)管理模塊、視景裁剪模塊、渲染輸出模塊；所述飛行數(shù)據(jù)接口實時地按時間序列接收模擬機產(chǎn)生的飛行數(shù)據(jù)，并提取飛機的相關(guān)信息來驅(qū)動視景；所述內(nèi)存調(diào)度模塊根據(jù)飛機數(shù)據(jù)接口中得到的視點位置和視野的范圍，計算需讀入內(nèi)存數(shù)據(jù)的范圍保證內(nèi)存中的數(shù)據(jù)范圍可以滿足未來一段時間內(nèi)的渲染需要，并根據(jù)視點的變化更新內(nèi)存中的數(shù)據(jù)；所述緩沖區(qū)管理模塊的功能是調(diào)度數(shù)據(jù)、簡化模型；當觀察視點在虛擬地形場景中漫游時，根據(jù)視點的范圍和視游走向，系統(tǒng)將進入視野內(nèi)的數(shù)據(jù)從內(nèi)存中調(diào)入緩沖區(qū)；所述緩沖區(qū)包括渲染緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；渲染緩沖區(qū)指的是根據(jù)當前用戶視野范圍，所劃定的一個可視范圍，落入該范圍內(nèi)的地形必須進行渲染，由數(shù)據(jù)管理器負責(zé)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的更新；所述渲染緩沖區(qū)表現(xiàn)為當前渲染緩沖區(qū)中所有數(shù)據(jù)單元的指針列表，由場景管理器負責(zé)緩沖區(qū)的更新；由于數(shù)據(jù)的調(diào)度需要花費一定的時間，因此，需要在數(shù)據(jù)塊進入視野之前，需要提前調(diào)度那些可能很快進入視野的數(shù)據(jù)塊，；所述視景裁剪模塊屏幕上顯示的圖像是二維景物在垂直于視線方向的二維成像平面上的投影，渲染輸出前必須對物體和視圖體的相對位置進行判斷，然后由則所述視景裁剪模塊進行如下處理如果物體完全位于視圖體外，則拋棄掉；如果物體完全位于視圖體內(nèi)，則把它變換到屏幕坐標系并進行渲染；如果物體與視圖體相交，則用視圖體對物體進行裁剪，然后渲染位于視圖體之內(nèi)的那部分；所述渲染輸出模塊渲染輸出模塊根據(jù)當前渲染緩沖區(qū)中所有數(shù)據(jù)單元的指針列表進行渲染輸出；在視點移動時，場景管理器負責(zé)根據(jù)視點參數(shù)實時的對渲染緩沖區(qū)中各個單元進行更新，將新的進入渲染緩沖區(qū)的單元指針加入指針列表，并刪除那些已經(jīng)移出渲染緩沖區(qū)單元的指針，同時，使用輪詢機制，不斷的向場景管理器詢問當前渲染緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準備好，如準備好就繼續(xù)進行渲染，這樣實現(xiàn)循環(huán)的渲染視景。所述視景系統(tǒng)采用的是真實的地形、紋理、機場數(shù)據(jù)生成的視景數(shù)據(jù)庫；所述視景系統(tǒng)采用單顯卡和專用分屏硬件，所述專用分屏硬件采用圖形擴展模塊技術(shù)，將輸入的一路VGA信號分配到為三路信號，并讓W(xué)indows 2000/XP操作系統(tǒng)按照合適的比例將圖像信號輸出到顯示屏。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是(1)首次創(chuàng)建了航行數(shù)據(jù)交互模型，該模型能夠有效的將機場、三維數(shù)據(jù)地形、障礙物數(shù)據(jù)以及航行情報資料自動鉸鏈在一起為程序設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(2)實現(xiàn)了 PBN程序自動設(shè)計。本實用新型能夠根據(jù)航行數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按照ICAO和FAA的規(guī)章與規(guī)范，自動評估障礙物，智能的選取最優(yōu)的進離場路線，并能快速生成航行情報文檔。極大的提高了程序設(shè)計的效率。(3)飛行程序?qū)Ш綌?shù)據(jù)庫完整性驗證。FPCAD能夠?qū)σ呀?jīng)完成的飛行程序，按照軟件格式數(shù)據(jù)要求，自動的完成程序完整性驗證。主要包括航路點、程序高度、航段是否符合規(guī)范要求等，為飛行的安全提供一種檢驗的手段。[0076](4)PBN程序只需在本實用新型的程序驗證平臺上進行飛行驗證，成本明顯比全動模擬機低，程序驗證初期不需要FMS導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫公司制作編碼，可以直接在驗證平臺的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫進行添加PBN程序，驗證過程中可對導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫進行編輯和修改，程序修改不需要等觀天周期，實時修改導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫即可再次驗證。直到程序修改完善后，再提交給FMS 導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫公司(Smith公司和Honeywell公司)完成編碼，交付航空公司即可投入運行。

圖1是本實用新型基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)框圖。圖2是圖1中的PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實用新型的驗證平臺的架構(gòu)框圖。圖4是本實用新型基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)自動生成連接的保護區(qū)圖。 圖5是本實用新型基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)中的APV-BARO VNAV障礙物評估參數(shù)輸入界面。圖6是本實用新型基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)中的APV-BARO VNAV障礙物評估結(jié)果圖。圖7是圖6的評估結(jié)果在地圖上的顯示圖。圖8是本實用新型基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)中的航圖自動生成界面。圖9是本實用新型中的視景系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述如圖1所示，一種基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三層底層、 中間層和最上層，其中1，底層為基于AIXM的核心數(shù)據(jù)庫層收集了 AIPs、NOTAM和其它數(shù)據(jù)；在飛行程序設(shè)計中，會涉及到諸如機場，導(dǎo)航臺，飛行程序、障礙物等大量數(shù)據(jù)，如何實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)利于保存、查看、交互是一個重要問題，針對這個問題，本實用新型采用國際航空數(shù)據(jù)交換模型AIXM建立數(shù)據(jù)庫，整合航空數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)對航空信息的統(tǒng)一管理， 為PBN程序設(shè)計和驗證系統(tǒng)提供準確、可靠的數(shù)據(jù)支持。真實的導(dǎo)航臺，航線、機場、地形等相關(guān)數(shù)據(jù)是保證飛行程序規(guī)劃、評估制圖、編碼的基礎(chǔ)。采用獨立的數(shù)據(jù)庫服務(wù)機制，才能保證數(shù)據(jù)的安全性，降低數(shù)據(jù)冗余度，數(shù)據(jù)管理的有效性及數(shù)據(jù)的可靠性是實現(xiàn)本實用新型的關(guān)鍵。采用基于AIXM(航空信息交換模型) 模型創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，采用以數(shù)據(jù)為中心的運行模式，從數(shù)據(jù)采集，程序設(shè)計到最后程序驗證都是由唯一的數(shù)據(jù)源生產(chǎn)的，減少數(shù)據(jù)在傳遞過程中出現(xiàn)的錯誤和誤差，保證程序質(zhì)量。AIXM模型建立的目的是在通過滿足ICAO附件15所描述的對航空領(lǐng)域的數(shù)據(jù)要求，來支持AIS數(shù)據(jù)需求。隨著區(qū)域?qū)Ш?RNAV)、所需導(dǎo)航性能(RNP)以及機載計算機導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，航空數(shù)據(jù)/信息的角色和重要性發(fā)生了重大變化。航空信息/數(shù)據(jù)的損壞或者錯誤對航行安全構(gòu)成潛在威脅。為了滿足機載計算機導(dǎo)航系統(tǒng)運行所需的航行資料在提供中的統(tǒng)一性和兼容性要求，締約國應(yīng)盡可能避免采用國際使用規(guī)定之外的標準和程序。AIXM模型的建立是基于國際民航組織(ICAO)標準和建議措施(SARPQ包含在 AIPs中但未被ICAO和SARPS涵蓋的數(shù)據(jù)概念工業(yè)標準，如ARINC 424 (主要用于對儀表進近和離場程序編碼)。2，中間層是 SUPERMAP 組件層(即圖 1 中 SUPERMAP OBJECT)通過數(shù)據(jù)庫引擎與底層進行雙向交互；3，最上層為應(yīng)用層其中，應(yīng)用層包括PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊、制圖應(yīng)用模塊、ARINC4M編碼輸出應(yīng)用模塊、SUPERMAP DESKPR0瀏覽航圖應(yīng)用模塊、基于模板和數(shù)據(jù)的報告模塊和傳統(tǒng)飛行程序設(shè)計應(yīng)用模塊，具體如下1)PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊，處理來自本地的數(shù)據(jù)和外部的中央數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，集復(fù)雜的飛行程序、保護區(qū)、評估等業(yè)務(wù)邏輯于一體，通過SUPERMAP OBJECT與系統(tǒng)雙向交互；自動檢查設(shè)計是否符合PBN飛行程序航路點序列規(guī)則，并生成標稱航跡與保護區(qū)。 同時按規(guī)則分段存儲，便于保護區(qū)的分段評估，實現(xiàn)RNAV/RNP保護區(qū)與傳統(tǒng)ILS保護區(qū)的無縫連接等。對人工障礙物和DEM障礙物識別，自動進行進場、離場、起始進近、中間進近、 非精密進近、ILS-OAS、APV-BARO OAS、等各階段和目視面障礙物評估，給出參考性建議，程序設(shè)計效率較人工作業(yè)大大提高。如圖2所示，PBN飛行程序輔助設(shè)計應(yīng)用模塊包括三層(1)顯示層，和參數(shù)設(shè)置界面(2)業(yè)務(wù)邏輯層是該模塊的核心層，負責(zé)與顯示層和參數(shù)設(shè)置界面進行交互，以及與底層三種不同來源的數(shù)據(jù)進行交互，同時完成算法的調(diào)用。(3)數(shù)據(jù)存儲層[0103]包括本地配置文件、本地SUPERMAP數(shù)據(jù)源和基于AIXM的中央數(shù)據(jù)庫。飛行程序的存儲有三種，一般在設(shè)計時，先從SQLSEVER取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從XML文件導(dǎo)入配置數(shù)據(jù)，設(shè)計完成后再保存三類數(shù)據(jù)，在本地保存XML配置文件，本地SUPERMAP (圖2中的SDX是數(shù)據(jù)庫引擎)數(shù)據(jù)源，服務(wù)器數(shù)據(jù)端保存在SQLSEVER里。圖1中的數(shù)據(jù)庫引擎包括了圖2中的 SQLSEVER數(shù)據(jù)庫引擎和SUPERMAP SDX+引擎等。2)制圖應(yīng)用模塊，即根據(jù)標準航圖模板生成航圖，通過SUPERMAP OBJECT與數(shù)據(jù)庫引擎進行雙向交互；3) ARINC4M編碼輸出應(yīng)用模塊，與數(shù)據(jù)庫引擎進行單向交互；在飛行程序設(shè)計中編碼的目的是為了讓數(shù)據(jù)編碼公司如(科林斯、霍尼韋爾等) 能將飛行程序設(shè)計者的理念準確無誤的表達出來。參考ARINC4M規(guī)范設(shè)計只是達到數(shù)據(jù)編碼公司能夠識別編碼，達到編碼的通用性，如何保證編碼的準確性、可靠性是我們關(guān)注的焦點。PBN飛行程序設(shè)計軟件可以準確的將設(shè)計的飛行程序自動轉(zhuǎn)換為ARINC4M編碼，同時模擬機可以直接識別其編碼，自動轉(zhuǎn)化加載到導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫中進行驗證，發(fā)現(xiàn)問題，從飛行程序設(shè)計軟件進行修改，程序設(shè)計及驗證人員不參與對編碼數(shù)據(jù)的直接修改，減少人工操作帶來的誤差。ARINC4M規(guī)范數(shù)據(jù)是被國際廣泛使用的導(dǎo)航數(shù)據(jù)標準格式，它也是FMC(Flight Management Computer)所載機載導(dǎo)航數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。針對國內(nèi)航空公司來說，大約有2/3的航空數(shù)據(jù)在FMC中得不到有效利用，給飛行和航管人員造成極大的不便。另外，不能同時正確和有效地使用國內(nèi)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，也是對國內(nèi)航空數(shù)據(jù)的一種巨大浪費。ARINC424規(guī)范數(shù)據(jù)也是實施航空新標準和新技術(shù)的前提。從整個中國民航看，缺少的并不是航行情報導(dǎo)航數(shù)據(jù)，而是沒有按規(guī)范格式形成導(dǎo)航數(shù)據(jù)。當前中國民航的導(dǎo)航數(shù)據(jù)僅適用于國內(nèi)出版和發(fā)行的產(chǎn)品，例如NAIP、航班信息匯編、AIP、航線圖等，而并不能推廣到世界應(yīng)用設(shè)備或軟件中。尤其是國內(nèi)不開放導(dǎo)航數(shù)據(jù)部分，無法推廣到國內(nèi)航空公司當前使用的國外系統(tǒng)當中，例如，國內(nèi)三大航空公司所使用由美國開發(fā)的SOC系統(tǒng)，主要由國外生產(chǎn)廠商提供的FMC等。而ARINC4M規(guī)范數(shù)據(jù)正是導(dǎo)航數(shù)據(jù)拓展的最佳途徑。僅結(jié)合目前國航的實際情況看，所訂購的JEPPESEN“全球”數(shù)據(jù)(ARINC4M規(guī)范數(shù)據(jù))并不包括國內(nèi)對外不開放導(dǎo)航數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)恰是國內(nèi)航空公司使用最頻繁導(dǎo)航數(shù)據(jù)之一。本實用新型能生成國內(nèi)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的ARINC4M規(guī)范數(shù)據(jù)，替換或補充JEPPESEN “全球”數(shù)據(jù)的國內(nèi)部分，實現(xiàn)完整的全球?qū)Ш綌?shù)據(jù)庫，供國內(nèi)航空公司使用。4) SUPERMAP DESKPR0瀏覽航圖應(yīng)用模塊，或地圖文件，與數(shù)據(jù)庫引擎單向交互；5)基于模板和數(shù)據(jù)的報告模塊，即根據(jù)系統(tǒng)中已知的飛行程序等數(shù)據(jù)，按設(shè)計的模板，自動報告文件，與數(shù)據(jù)庫引擎單向交互；6)傳統(tǒng)飛行程序設(shè)計應(yīng)用模塊，此應(yīng)用模塊用虛線表示將來在此架構(gòu)的基礎(chǔ)上進行擴充后加入，與數(shù)據(jù)庫引擎單向交互。由于底層采用的是航空信息交換模型建立的數(shù)據(jù)庫，所以應(yīng)用層具有很強的可擴展性。此架構(gòu)以獨立的數(shù)據(jù)庫為中心，應(yīng)用擴展為導(dǎo)向，便于對數(shù)據(jù)和應(yīng)用等資源進行整合利用。本實用新型的基于性能導(dǎo)航PBN飛行程序設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能A，飛行程序設(shè)計選擇航路點后，本實用新型根據(jù)飛行程序選擇的導(dǎo)航設(shè)施和導(dǎo)航規(guī)范，進近類型、 航空器類型等自動處理數(shù)據(jù)，具體如下 檢查航路點是否符合PBN飛行程序航路點序列規(guī)則； 自動計算航路點的ATT、XTT、BV、半寬AW值； 自動檢查計算轉(zhuǎn)變時最短穩(wěn)定距離，并檢查是否符合最短穩(wěn)定距離的約束規(guī)則； 自動生成標稱航跡。依據(jù)ICAO OPANS 8168 D0C，本實用新型完成了常用的飛行程序，進場，離場，等待，ILS，以及RNAV “T”或“Y”程序設(shè)計。B,自動繪制保護區(qū)飛行程序設(shè)計中最大的工作量在于繪制保護區(qū)，但繪制過程是一個反復(fù)修改調(diào)整的過程，單純靠手工或CAD不但會消耗設(shè)計人員大量的精力，而且不準確易于出錯。在本實用新型中，參考ICAO PAN-OPS 8168及FAA規(guī)范，利用地理信息平臺，采用參數(shù)化的方式自動繪制保護區(qū)，減輕了程序設(shè)計人員的工作量，保證飛行程序的質(zhì)量。本實用新型提供了參數(shù)化，智能化的保護區(qū)繪制連接過程，使復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯過程變得簡單，極大的提高了工作效率。主要體現(xiàn)在下面幾個方面；1、直線保護區(qū)的生成；[0125]2、轉(zhuǎn)彎保護區(qū)的生成，并分段存儲，便于保護區(qū)的分段評估；3、RNAV/RNP保護區(qū)與傳統(tǒng)ILS保護區(qū)的無縫連接；4、保護區(qū)之間的轉(zhuǎn)換只需調(diào)節(jié)個另的航路點的參數(shù)，例如，復(fù)飛點轉(zhuǎn)彎后接DF到
復(fù)飛點轉(zhuǎn)彎后接TF，只需改變復(fù)飛點的下一點的航跡終結(jié)碼即可。5、保護區(qū)生成過程中的智能化提示。如果設(shè)置的參數(shù)不符合生成保護區(qū)的規(guī)則，
軟件立即給出提示信息和建議信息。本實用新型中的保護區(qū)繪制類型主要如表1所示，自動生成的保護區(qū)圖如圖4所不。
權(quán)利要求1. 一種對基于性能導(dǎo)航的飛行程序設(shè)計系統(tǒng)進行驗證的驗證平臺，其特征在于 所述驗證平臺包括飛行動力學(xué)系統(tǒng)、飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、發(fā)動機系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)與慣性平臺系統(tǒng)、中央監(jiān)控系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和視景系統(tǒng)；所述發(fā)動機系統(tǒng)包括燃油系統(tǒng)；所述飛行動力學(xué)系統(tǒng)包括氣動系數(shù)模塊和運動方程模塊，所述氣動系數(shù)模塊是飛機各種條件下升、阻力以及力矩系數(shù)的集合，在計算過程中通過實時查詢獲得此刻的飛機各種氣動系數(shù)值；它通過接收操縱系統(tǒng)的飛機舵面、襟翼位置，以及相關(guān)飛行參數(shù)，利用這些參數(shù)查詢氣動系數(shù)，再利用氣動系數(shù)計算氣動力和力矩，并將計算結(jié)果輸送到運動方程模塊；所述運動方程模塊接收氣動系數(shù)模塊的氣動力和力矩、以及發(fā)動機系統(tǒng)的推力值、燃油重量及飛機重心位置、以及標準大氣數(shù)據(jù)，利用這些條件以及飛機初始值，解算飛機六自由度非線性全量運動方程，得到飛機的姿態(tài)、速度、升降率、位置以及其它飛行參數(shù)，并將這些參數(shù)重新反饋給氣動系統(tǒng)模塊，重新查詢獲取氣動系數(shù)并進行氣動力以及氣動力矩計算，再傳遞給運動方程模塊，周而復(fù)始重復(fù)上述計算過程，實現(xiàn)飛行動力學(xué)計算；所述飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)，自身帶有導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫、飛機性能數(shù)據(jù)庫以及氣動數(shù)據(jù)和發(fā)動機數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)飛行管理與飛行引導(dǎo)兩部分功能；所述飛行管理部分，通過人機界面輸入起飛初始參數(shù)以及離場以及進場、進近飛行程序，以使飛機按此飛行程序進行離場、降落；所述飛行引導(dǎo)部分，接收飛機動力學(xué)系統(tǒng)以及飛行控制系統(tǒng)傳送的信息，與數(shù)據(jù)庫中的飛行計劃比對，計算出當前的速度、航向以及航跡誤差，再傳遞給飛行控制系統(tǒng)與發(fā)動機系統(tǒng)，實現(xiàn)對速度、航向以及航跡偏差的控制，之后，飛機動力學(xué)系統(tǒng)以及飛行控制系統(tǒng)再將計算得到的新信息反饋給飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)，再次計算偏差并進行控制，周而復(fù)始重復(fù)上述過程，完成導(dǎo)航過程，使飛機按預(yù)期航跡飛行。同時，飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)對導(dǎo)航源的精度、以及位置精度進行計算，并在精度不符合要求時進行報警；所述飛行控制系統(tǒng)，接收飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)發(fā)送的當前航跡和航向偏差，利用預(yù)先設(shè)計的控制率，計算得到修正偏差所需要的飛機舵面以及襟翼操縱量，將操縱量數(shù)據(jù)傳遞到翼面舵機，執(zhí)行操作，使飛機改變姿態(tài)以及航向，按照預(yù)期的航跡飛行；所述發(fā)動機系統(tǒng)，接收飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)發(fā)送的當前速度和高度偏差，利用預(yù)先設(shè)計的發(fā)動機油門控制率，計算得到修正偏差所需要的燃油流量以及自動油門操縱量，將操縱量數(shù)據(jù)傳遞到發(fā)動機系統(tǒng)，執(zhí)行操作，使發(fā)動機改變推力，從而改變速度、高度等飛行參數(shù)，達到預(yù)期的飛行指標；所述大氣數(shù)據(jù)與慣性平臺系統(tǒng)，包括大氣數(shù)據(jù)處理部分和慣性平臺部分，所述大氣數(shù)據(jù)處理部分通過傳感器獲得大氣的動壓、靜壓、總壓、大氣溫度這些基本參數(shù)，來計算當前的大氣基本參數(shù)和氣壓高度、空速信息；所述慣性平臺部分通過三個軸向加速度計得到飛機加速度信息，通過積分獲得三軸的速度信息，再次積分獲得三維位置信息，利用大氣數(shù)據(jù)的空速信息，計算得到當前風(fēng)速，利用氣壓信號，得到氣壓修正高度；所述中央監(jiān)控系統(tǒng)，接收來自其它所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對各系統(tǒng)工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)超限以及狀態(tài)異常，將以音頻以及視頻信息進行報警，提醒機組注意；所述操縱系統(tǒng)提供了機組手動操縱飛機的設(shè)備，包括轉(zhuǎn)向輪、駕駛桿、油門桿和腳蹬， 機組通過這些設(shè)備直接將操縱指令發(fā)送給飛行控制系統(tǒng)、翼面舵機、發(fā)動機系統(tǒng)，在起飛、降落以及執(zhí)行流量調(diào)整、管制指令時人工進行操縱，在系統(tǒng)失效、突發(fā)意外時也可以人工操控飛機；所述儀表系統(tǒng)包括主飛行顯示器、導(dǎo)航顯示器；所述儀表系統(tǒng)接收來自大氣數(shù)據(jù)與慣性系統(tǒng)、飛行管理與導(dǎo)引系統(tǒng)、飛行動力學(xué)系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)的參數(shù)，對當前飛行姿態(tài)、 速度、升降率、馬赫數(shù)、高度、航跡、導(dǎo)航信息、地形信息、大氣數(shù)據(jù)、飛行計劃數(shù)據(jù)進行顯示， 供機組查看，以了解目前飛行狀態(tài)；所述視景系統(tǒng)接收當前飛行姿態(tài)、速度、升降率、馬赫數(shù)、高度、航跡、導(dǎo)航信息，利用自帶的三維地形數(shù)據(jù)庫，提供飛行中的虛擬三維場景，包括三維地形、三維大氣環(huán)境、機場終端區(qū)環(huán)境、三維飛機模型；提供發(fā)動機、以及外界自然環(huán)境中的音響效果，為機組模擬飛行提供逼真的三維視覺以及聽覺信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驗證平臺，其特征在于所述視景系統(tǒng)包括飛行數(shù)據(jù)接口，內(nèi)存調(diào)度模塊、緩沖區(qū)管理模塊、視景裁剪模塊、渲染輸出模塊；所述飛行數(shù)據(jù)接口實時地按時間序列接收模擬機產(chǎn)生的飛行數(shù)據(jù)，并提取飛機的相關(guān)信息來驅(qū)動視景；所述內(nèi)存調(diào)度模塊根據(jù)飛機數(shù)據(jù)接口中得到的視點位置和視野的范圍，計算需讀入內(nèi)存數(shù)據(jù)的范圍保證內(nèi)存中的數(shù)據(jù)范圍可以滿足未來一段時間內(nèi)的渲染需要，并根據(jù)視點的變化更新內(nèi)存中的數(shù)據(jù)；所述緩沖區(qū)管理模塊的功能是調(diào)度數(shù)據(jù)、簡化模型；當觀察視點在虛擬地形場景中漫游時，根據(jù)視點的范圍和視游走向，系統(tǒng)將進入視野內(nèi)的數(shù)據(jù)從內(nèi)存中調(diào)入緩沖區(qū)；所述緩沖區(qū)包括渲染緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；渲染緩沖區(qū)指的是根據(jù)當前用戶視野范圍，所劃定的一個可視范圍，落入該范圍內(nèi)的地形必須進行渲染，由數(shù)據(jù)管理器負責(zé)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的更新； 所述渲染緩沖區(qū)表現(xiàn)為當前渲染緩沖區(qū)中所有數(shù)據(jù)單元的指針列表，由場景管理器負責(zé)緩沖區(qū)的更新；所述視景裁剪模塊屏幕上顯示的圖像是二維景物在垂直于視線方向的二維成像平面上的投影，渲染輸出前必須對物體和視圖體的相對位置進行判斷，然后由則所述視景裁剪模塊進行如下處理如果物體完全位于視圖體外，則拋棄掉；如果物體完全位于視圖體內(nèi)， 則把它變換到屏幕坐標系并進行渲染；如果物體與視圖體相交，則用視圖體對物體進行裁剪，然后渲染位于視圖體之內(nèi)的那部分；所述渲染輸出模塊渲染輸出模塊根據(jù)當前渲染緩沖區(qū)中所有數(shù)據(jù)單元的指針列表進行渲染輸出；在視點移動時，場景管理器負責(zé)根據(jù)視點參數(shù)實時的對渲染緩沖區(qū)中各個單元進行更新，將新的進入渲染緩沖區(qū)的單元指針加入指針列表，并刪除那些已經(jīng)移出渲染緩沖區(qū)單元的指針，同時，使用輪詢機制，不斷的向場景管理器詢問當前渲染緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)準備好，如準備好就繼續(xù)進行渲染，這樣實現(xiàn)循環(huán)的渲染視景。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驗證平臺，其特征在于所述視景系統(tǒng)采用單顯卡和專用分屏硬件。
專利摘要本實用新型提供了一種基于性能導(dǎo)航的飛行程序設(shè)計系統(tǒng)和驗證平臺，屬于航空導(dǎo)航領(lǐng)域。本實用新型的程序設(shè)計系統(tǒng)基于AIXM核心數(shù)據(jù)庫，能夠自動繪制程序保護區(qū)、評估障礙物、生成航圖，可實現(xiàn)PBN程序保護區(qū)與傳統(tǒng)飛行程序保護區(qū)的無縫連接等功能。系統(tǒng)可以根據(jù)飛行程序設(shè)計完成的數(shù)據(jù)自動生成航圖，也可根據(jù)需求客戶化編輯和修改，做到程序設(shè)計、出版一次完成。利用本實用新型可以直接在驗證平臺的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫進行添加PBN程序，驗證過程中可對導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫進行編輯和修改。另外，本實用新型增加了視景數(shù)據(jù)庫，在驗證PBN飛行程序時，能根據(jù)視景中的地形地貌直觀發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計的缺陷和不足，對程序進一步修改完善。
文檔編號G06F9/44GK202221566SQ201120241709
公開日2012年5月16日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者何運成, 李娜, 李旭, 王仲, 王冠宇 申請人:中國民航科學(xué)技術(shù)研究院