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区域导航环境下空域容量评估技术研究

作　者: 张明月
导　师: 胡明华
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 区域导航容量评估管制员工作负荷计算机仿真运行优化
分类号: V355
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

区域导航（RNAV）技术是近年来民航导航领域出现的新技术，有着广泛的应用前景。研究区域导航环境下的容量评估具有重要的理论价值和实际应用意义。本文以广州白云机场区域导航终端区空域为背景，采用基于管制员工作负荷和基于计算机仿真的两种容量评估方式，研究了区域导航环境下空域容量评估的理论方法，并基于该理论开发出一套具有实际应用价值的容量评估系统。论文首先介绍了研究背景及意义、传统导航和区域导航环境下国内外容量评估研究概况；接着介绍了RNAV的定义，阐述了RNAV、所需性能导航（RNP）和基于性能的导航（PBN）三者之间的区别与联系，从七个方面总结了区域导航和传统导航的不同，重点研究了RNAV对终端区运行的影响和国内外区域导航运行现状，介绍了四种常用的容量评估方法；然后结合我国现行区域导航运行的特点和欧控对管制员工作负荷的最新分类，构建了基于管制员工作负荷的容量评估模型，并用广州AE扇区验证了该模型的可行性；构建了基于计算机仿真的容量评估模型并实现了区域导航环境下容量评估系统，重点设计了区域导航环境下冲突判断及解脱算法；最后，用广州终端区空域验证了该系统的有效性，对比分析了传统导航和区域导航的评估结果，证明了区域导航能够提升终端区容量并分析了其原因，利用区域导航的特点优化了该终端区的运行。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-10
图表清单  10-12
缩略词  12-14
第一章绪论  14-19
  1.1 研究背景及意义  14
  1.2 国内外发展概况  14-17
    1.2.1 传统导航下容量评估研究概况  14-16
    1.2.2 区域导航下容量评估研究概况  16-17
  1.3 本文研究内容与组织结构  17-18
  1.4 本章小结  18-19
第二章区域导航与容量评估相关概念方法  19-31
  2.1 区域导航相关概念  19-20
    2.1.1 RNAV 概述  19
    2.1.2 RNAV、RNP 和 PBN 的关系  19-20
  2.2 区域导航与传统导航的区别  20-21
    2.2.1 机载导航性能不同  20
    2.2.2 程序设计不同  20
    2.2.3 运行条件不同  20-21
    2.2.4 飞行间隔标准不同  21
    2.2.5 导航精度不同  21
    2.2.6 坐标系统不同  21
    2.2.7 航线计算基准不同  21
  2.3 区域导航对终端区运行和容量的影响分析  21-27
    2.3.1 减少飞行时间  21-22
    2.3.2 提升军航影响时容量  22
    2.3.3 缩短进近五边间隔  22
    2.3.4 减少转弯的飞行程序  22-24
    2.3.5 提升恶劣天气下容量  24-25
    2.3.6 降低决断高度  25
    2.3.7 减少航空器间横向间隔和纵向间隔  25
    2.3.8 减小航路间隔  25-26
    2.3.9 减少导航基础设施投资和运行成本  26
    2.3.10 减少管制员飞行员的通话量  26
    2.3.11 增强飞行安全性  26
    2.3.12 节能环保  26
    2.3.13 减少延误  26-27
  2.4 区域导航运行分析  27-29
    2.4.1 国外区域导航运行模式  27-28
      2.4.1.1 区域导航飞行程序  27
      2.4.1.2 管制员工作模式  27-28
    2.4.2 国内区域导航运行模式  28-29
      2.4.2.1 区域导航飞行程序  28
      2.4.2.2 管制员工作模式  28-29
    2.4.3 区域导航国内外对比分析  29
  2.5 容量评估方法介绍  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章区域导航环境下基于管制员工作负荷的扇区容量评估  31-40
  3.1 管制员工作负荷分类方法  31
  3.2 模型的建立  31-35
    3.2.1 与飞行员通信工作负荷  32
    3.2.2 与其他工作人员通信工作负荷  32-33
    3.2.3 技术操作的工作负荷  33-34
    3.2.4 进程单操作的工作负荷  34
    3.2.5 航空器数量  34-35
  3.3 广州进近扇区容量评估  35-39
    3.3.1 扇区概况  35-36
    3.3.2 数据统计  36-37
    3.3.3 容量评估结果分析  37-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章区域导航环境下基于计算机仿真的终端区容量评估  40-55
  4.1 区域导航环境下终端区容量影响因素分析  40
  4.2 评估流程  40-43
  4.3 区域导航环境下航班流生成算法  43-45
  4.4 区域导航环境下冲突探测与解脱算法  45-53
    4.4.1 水平冲突判断及解脱算法  46-48
      4.4.1.1 跑道使用冲突分类  46-47
      4.4.1.2 冲突判断算法  47-48
    4.4.2 高度冲突判断及解脱算法  48-53
      4.4.2.1 冲突航段分析  49-50
      4.4.2.2 冲突类型分析  50-51
      4.4.2.3 冲突解脱算法设计  51-53
  4.5 容量计算方法  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章基于计算机仿真的评估结果分析与运行优化  55-73
  5.1 广州终端区运行现状  55-57
    5.1.1 区域导航运行分析  55
    5.1.2 跑道运行模式与间隔标准  55-56
    5.1.3 平行仪表跑道选择  56
    5.1.4 系统参数设置  56-57
  5.2 采用的模型与方法  57
  5.3 仿真结果与分析  57-63
    5.3.1 容量评估结果与分析  57-59
    5.3.2 延误统计与分析  59-63
  5.4 运行优化评估  63-72
    5.4.1 截获距离与容量  63-64
    5.4.2 航路航线结构与容量  64-72
      5.4.2.1 找出延误问题严重的空域  64-65
      5.4.2.2 优化空域结构  65-72
  5.5 区域导航运行实施建议  72
    5.5.1 优化空域结构  72
    5.5.2 提高导航精度  72
  5.6 本章小结  72-73
第六章成果与展望  73-75
  6.1 本文主要成果  73
  6.2 进一步工作  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

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