飞机导航管理模型研究

摘 要：新型航空侦测技术的快速发展，使得飞行导航设备的重要性日益突出，以惯性导航、大气实时数据侦测和GPS为代表的导航技术飞行活动提供了大量精确实时的飞行参数。本文以飞机导航管理模型为分析对象，通过科学有效的数学分析和理论探讨，验证了该导航管理模型的有效性和可行性，为飞机导航管理的进一步发展提供了理论基础。

关键词：飞行导航系统；导航管理模型；理论分析

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01

科学技术的快速发展使得我们的交通运输手段得到了极大的丰富，以飞机为代表的航空飞行器的重要性得到了日益凸显，飞机能够实现远距离的快速运输，而且安全性高，事故率极低，不仅在货物运输总量上得到了重大突破，在民航飞行中，其发展速度也是十分可观。从设计、制造、运行到维护的整个生命周期之中，飞机都需要极其高端精密的技术支持，这其中尤其以飞机日常运营过程中的飞行导航管理系统为最，随着飞行侦测技术的飞速发展，高空侦察设备和高速、高精度摄影设备的发展，结合惯性制导、大气研究和判断技术以及GPS技术，对于飞行姿态和飞行实况的监测和判断已经成为现实，通过飞行导航设备可以实时的提供飞行参数、航空飞行器的具体经纬度、飞机航向、飞行姿态、飞行高度以及飞行环境下的飞行灾害预测等等众多的飞行信息，飞行导航管理系统极大的解放了飞行员，减轻了飞行员的驾驶压力，提高了飞行驾驶的整体安全性和自动化程度。以传感器技术为主要的代表的高精尖技术成为了飞行导航管理的依赖性技术，基于快速反应的传感器群，对飞行实时参数进行反馈修订，可以实时的调整飞行姿态，通过导航滤波技术，可以直观的获取当前的飞行位置、飞行速度加速度以及大气环境参数和飞机的三轴姿态参数等等。本文将对飞行导航管理模型进行探讨分析，从理论上为飞行导航管理技术进行有效性和可行性分析。

一、飞行导航管理模型简介

对于飞行活动的观测，首先是建立对目标飞机的轨迹方程的数学描述，在保障飞行区域内两飞机不发生碰撞的前提下，可以获取两飞机之间的实时距离，与此同时，对于目标空域中的其他飞机与目标飞机的实时距离，采用仿真软件进行模拟，定义好其他飞机的飞行参数，则目标飞机能否安全的驶离目标空域，就是飞行导航管理系统的工作目标。理想的控制方式是通过一次飞行调整，就能实现所有飞行器的安全运行，从而真正的实现飞行导航管理。

二、飞行导航管理模型的数学表述

考虑到飞行过程中的空气特性如空气密度、风向风速以及空气温度湿度等均对飞行活动有重大影响，因此，实现约定好空气环境参数，将飞机简化为具有一定质量G的质点N，忽略飞行姿态的调节时间，飞行角度调整在瞬时内完成，当某驾飞机驶至目标空域60公里以内时，则发出禁飞指令，则记录下另一架飞机驶至目标空域60公里时的时间 及其坐标（ （ ）， （ ）），空间方向角度为 1，则在后续的任意时刻，该飞机的空间坐标为：

则为了满足目标空域内任意两架飞机不发生碰撞事件，其必须满足以下条件： ，通过计算机编程，可以实现对目标空域内任意两架飞机的距离监测，一旦距离小于安全距离，则导航管理系统发出飞行调整指令，下达飞行方向调整计划，直至 ，同时保证调整角度为： ，则根据上述的约束条件，为了实现最小幅度的角度调整，可以建立一个飞机实时控制的目标控制变量：

通过科学计算领域常用的matlab计算软件，可以在预先设定好的环境参数之下获得最佳的调整角度和调整时间，将次算法集成到硬件系统之中，则可以实现导航管理系统的实时操作。

三、飞行导航管理模型的改进和优化对策

通过上述的数学分析可以看到，导航管理系统的最终目的是根据现有的飞行空域的实际情况做出实时判断，并最终做出飞行姿态的飞行角度的调整计划，但是，考虑飞行速度和外界大气条件的迅速变化和不可确定性，导航管理系统的灵敏性和反应速度成为了限制导航系统工作效率和应用范围的约束因素之一，首先是要针对上述分析数学模型，进行可行性分析，考虑是否在任何可行域内均有可靠解 存在，这决定了系统的安全性和可行性；其次考虑到数学分析中的飞行姿态和飞行角度的调整均为直线运动且为一步到位，因此，必须在理论解的基础上留有余量，确保实际操作空间，将实际操作误差带来的飞行导航误差降到最小，因此尽管数学模型可以得出最优的理论解，但是考虑到实际情况，必须结合更接近于实际情况的三维模拟技术手段，做出可行的实时调整计划，便于导航系统计算机做出实时操作指令的下达。最后，导航系统还需要具备有一定的紧急处理机制，一旦导航管理系统出现运行故障做出不合乎实际情况的错误指令，必须有相应的指令纠正备选方案，避免因为软硬件故障而导致飞行事故的发生。

四、总结

航空运输的日益发展使得航空科学技术得到了迅速的发展，新型航空侦测技术的快速发展，使得飞行导航设备的重要性日益突出，以惯性导航、大气实时数据侦测和GPS为代表的导航技术飞行活动提供了大量精确实时的飞行参数。文以飞机导航管理模型为分析对象，通过科学有效的数学分析和理论探讨，验证了该导航管理模型的有效性和可行性，为飞机导航管理的进一步发展提供了理论基础。

参考文献：

[1]赵育良.飞机导航数据仿真系统设计[J].飞机设计，2007（1）.

[2]吴德平.飞行管理系统导航功能分析[J].航空学报，1992（5）.

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