[发明专利]一种基于ARINC424导航数据的航迹构建算法

说明书

本发明涉及一种航迹构建方法，特别涉及一种基于ARINC424导航数据的航迹构建算法。所述的算法包括如下步骤：步骤一，根据飞行计划，从机载导航数据库中提取相关数据，并将提取到的相关数据按飞行计划中规定的航段顺序整理为航段链表；步骤二，根据飞机初始状态数据和步骤一中得到的航段链表分别计算航段截止点和过渡航段。本发明实现了面向23种航段衔接的通用解决方案，根据输入的飞行计划自动生成平滑的完整航迹，所得结果与航图相符，能够准确预测飞行航迹，可以提高飞行管理系统的自动化水平，减轻飞行员负担。

技术领域

本发明涉及一种航迹构建方法，特别涉及一种基于ARINC424导航数据的航迹构建算法。

背景技术

根据飞行计划和飞机性能进行航迹构建，以此航迹为基准实现基于航迹的飞行导引，是下一代飞行管理系统的重要功能需求之一。ARINC424导航数据中规定了23种航段类型，衔接关系复杂，如何进行航段之间的平滑衔接是实现航迹构建的关键问题。

现有的飞行管理系统能够将飞行计划显示给飞行员，让飞行员比照航图，人工控制飞机运行，给飞行员造成较大工作负担，并且难以准确预测飞机的飞行轨迹和到达时间。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种基于ARINC424导航数据的航迹构建算法，解决现有技术中飞行航迹发散、飞行时间难以预测的问题。

本发明的技术方案：一种基于ARINC424导航数据的航迹构建算法，其特征在于所述的算法包括如下步骤：

步骤一，根据飞行计划，从机载导航数据库中提取相关数据，并将提取到的相关数据按飞行计划中规定的航段顺序整理为航段链表；

步骤二，根据飞机初始状态数据和步骤一中得到的航段链表分别计算航段截止点和过渡航段。

优选地，依次根据航段链表内两相邻航段数据，计算航段截止点和过渡航段。

优选地，得到航段链表后删除所有IF航段数据，仅保留其高度和速度限制。

优选地，针对FC、CA、FA和VA航段，通过以下公式计算航段截止点：在WGS-84坐标系下，计算航段起点处的东北天坐标系坐标轴方向向量，分别为天向单位向量PU、东向单位向量PE和北向单位向量PN，利用罗德里格公式将PN绕PU旋转给定航向角，得到新向量PQ′，利用以下公式计算航段截止点坐标：

式中，s为航段长度、△h为爬升高度差、OQ为航段截止点坐标OP为航段起点坐标，再由WGS-84坐标系转经纬高的公式即可得到航段截止点的经纬度信息。

其中，公式为已知航段起点、航段距离和航向角，求航段终点的通用公式。

优选地，针对CD、FD和VD航段，通过以下公式计算航段截止点：在WGS-84坐标系下，计算航段起点处的东北天坐标系坐标轴方向向量，分别为天向单位向量PU、东向单位向量PE和北向单位向量PN，按以下公式计算航段起点和DME导航台的连线与真北方向的夹角θ_PD：

式中，PD为航段起点到DME台的空间向量，航段长度|PQ|为：

|PQ|＝|PD|sin(θ_Pcrs-θ_PD)

式中，θ_Pcrs为航段航向角，进而确定航段截止点的坐标。

优选地，针对CR、CI、VI和VR航段，通过以下公式计算航段截止点：假设航段起点坐标为P,导航台坐标为V，先计算从P至V的航向角θ_PV，再计算P、V两点间的直线距离，根据以下公式可以得到航段长度：