机场进近程序设计中的模板外轮廓线提取方法地研究.pdfVIP

机场进近程序设计中的模板外轮廓线提取 ● 方法的研究 张杰张林昌高金源 (北京航空航天大学自控系100083) 摘 要本文对进近程序计算机辅助设计中，模板设计的外轮廓线提取方法进行了研 究。通过方法对比提出一种外轮廊线的提取方法，并给出该算法的递归算法．该方法易于计 算机实现，可在进近程模板设计中实际应用． 关键词：进近程序，计算机辅助设计，空中交通管理 ● 1．前言 进近程序是根据飞行仪表，对障碍物保持规定安全高度所进行的一系列预定机动飞 行，它是从规定的起始进近定位点开始，经过进场、起始进近、中间进近和最后进近，到 能够完成目视着陆的一点为止的飞行程序，包括由于失误而进行的复飞程序。设计进近程 文件对各个进近航段规划出相应的保护区并对各航段的保护区提出净空的要求。所谓保护 区就是在考虑导航台的导引精度、航空器的飞行性能、飞行技术误差和风的影响的条件下 规划出航空器可能偏离的预定航迹的区域。保护区的基本型式可分为较简单的由直线航线 组成的保护区域，和为不同进近程序结构(如反向程序、直角程序和等待程序等)所设计 复杂的特殊形状的保护区域，这种区域称之为各种模板保护区。飞行器在各种模板保护区 内必须保证对障碍物有规定的安全高度(称之为超障余度)。因此必须绘制出各种模板保 护区，并对模板外轮廓线以内所包含的障碍物进行超障余度的判断。 在人工设计进近程序时，设计人员经过繁杂的计算(每种模板一般有30多个参数需 要计算)才能绘制出复杂形状的模板外轮廓线，而且由于设计过程中不断的修改而需要多 次重复的计算和绘制。在研究“进近程序计算机辅助设计系统”中，提出了两种绘制模板 外轮廓线的方法和算法：公切线和拟合法，其中拟合法能得到满意的结果。 2．公切线法 ● 求公切线的方法就是：两圆之间求取公切线，取外侧的切线组成模板保护区的外边界 线。这个算法的优点是算法简单，易于实现。其不足在于在某些情况下组成的外边界线有 交叉现象，形成的曲线不光滑，无法判断障碍物是否超障，如图l外边界线不光滑，又有 曲线的交叉(难以判断障碍物是否在边界线围成的区域内)。当障碍物处于如上图所示位 置时不能确定是否在封闭的曲线内。进近程序设计中的模板的边界一般是较光滑的曲线 因此求公切线的方法不适合进近程序计算机辅助设计的要求。 3．拟合法 通过反复分析国际民航组织提供的模板的绘制方法可以发现，模板的轮廓由一些基本 点就可以大致决定下来， 这些基本点可以认为是一组引导点。给定一组引导点，求得一 条曲线通过这些引导点附近，通常的解决方法是进行曲线拟合。曲线拟合的方法常用的有： 多项式插值，Bezier多项式拟合，B一样条插值等。其中多项式插值和Berzier多项式拟合 计算机容易实现。本论文从前两种方法中选择～个进行拟合。 多项式插值： 令伍，，y∥，扛，yJ，…．B。，yJ是平面上点的序列，且对i≠，，J。。而，得出n-1次的插 值多项式 驰一，莘粼 · (x—xI)(x—x3)．．．(x—x。) +y 2萌一工。)(≤一石，)…(_一_) (J～■)(J一屯)…(z—Xn—t) +·一+v ”(z。一■)(z。一z2)…(工。一肖。一