协同式PBN程序设计

郭宏伟

民航吉林空管分局，吉林 长春 130022

摘要：国际民航组织（ICAO）于2007年3月发布基于性能导航（PBN）手册，标志着导航模式从基于地面导航设施和机载设备的飞行向基于性能的导航过渡；这种过渡也导致了飞行程序设计方法由传统程序向基于性能导航的程序的转变。飞行程序设计人员将面临设计效率及准确性的双重挑战。本文的目的是探索一种新的飞行程序设计模式，充分利用日臻完善的Web技术及人工智能方法，采取协同设计方式完成飞行程序设计任务，以期提高设计效率。

关键词：协同式；PBN；MVC；Servlet；JavaBean

1PBN程序开发过程

1.1PBN简介

为进一步提供空域容量和运行效率，满足航空运输飞行量不断增长的需求，新航行技术—区域导航技术，正被日益广泛应用。从全球范围看，现行区域导航技术的标准并不统一，航空发达的欧洲和美国对区域导航的具体技术要求也存在差异。为统一认识并指导各缔约国实施新技术，国际民航组织（ICAO）于2007年3月发布了《基于性能导航手册》。基于性能导航规范的应用可以改善空域管理、提高山区机场的可进入性、充分利用飞行器性能、缩短飞行距离。^[1]

1.2PBN飞行程序设计过程

PBN飞行程序设计主要包含以下步骤：

1.2.1确定导航需求。

导航需求的确定包括规划空域、评估机组能力及可用导航设施、评估通信及监视设施和ATM系统、确定必要的导航性能及功能需求等4项内容。

1.2.2确定可用的导航规范。

首先，评估满足特定ICAO导航规范需求的现有机组能力和可用导航设施，然后评估能够这一特定导航规范的通信及ATS监视设施和ATM系统，最后列出所有可能适用的ICAO导航规范。

如果可以确认机载导航设备、导航设施、通信及监视系统满足特定的导航规范，则可以根据选定的规范完成程序设计工作。

例：在终端区，导航设施为GNSS，通信采用RTF，ATS监视，可以选择Basic-RNP1规范和RNAV1（GNSS）规范。

如果导航规范的选择能够实现自动化，那么可以在一定程度上减轻程序设计人员的负担。

1.2.3根据选定导航规范完成程序设计。

2 JavaWeb技术

基于JAVA的Web技术发展比较成熟，是企业应用首选的开发技术，这项技术同样适用于协同式设计系统的开发。JavaWeb技术具体构成如下：

2.1JavaDatabaseConnectivity(JDBC)技术

在JavaWeb应用开发中，数据库管理系统（RDBMS）的使用必不可少。JDBC(JavaDatabaseConnectivity)是一种用于执行SQL语句的JavaAPI。它由一组用Java编程语言编写的类和接口组成。JDBC为工具/数据库开发人员提供了一个标准的API，使他们能够用纯JavaAPI来编写数据库应用程序。

2.2Servlet技术

Servlet是运行在服务器端的程序，可以被认为是服务器端的applet。servlet被Web服务器加载和执行，就如同applet被浏览器加载和执行一样。servlet从客户端(通过Web服务器)接收请求，执行某种操作，然后返回结果。本文讨论的系统模型将以Servlet作为MVC系统的控制器。

2.3JavaServerPages(JSP)技术

JSP是从Servlet上分离出来的一小部分，简化了开发，加强了界面设计。运用Java语法，但功能较Servlet弱了很多，并且高级开发中只充当用户界面部分。JSP容器收到客户端发出的请求时，首先执行其中的程序片段，然后将执行结果以HTML格式响应给客户端。JavaServerPages技术可依赖于重复使用跨平台的组件（如：JavaBean或EnterpriseJavaBean组件）来执行更复杂的运算、数据处理。开发人员能够共享开发完成的组件，或者能够加强这些组件的功能，让更多用户或是客户团体使用。

2.4JavaBean(Application)应用组件技术

Application是Java应用程序，在WEB项目和一些开发中主要应用JavaBean。它就是Application的一部分，逻辑运算能力很强，能极大的发挥Java语言的优点。JavaBean是Java组件技术的核心。JavaBean的结构必须满足一定的命名约定。JavaBean能提供常用功能并且可以重复使用，这使得开发人员可以把某些关键功能和核心算法提取出来封装成为一个组件对象，这样就增加了代码的重用率和系统的安全性。本文讨论的设计模型主要应用JavaBean来完成计算及数据处理工作。

3基于Web的协同式PBN飞行程序设计模型

3.1整体模型

基于Web的协同式飞行程序设计系统采用MVC构架，飞行程序设计人员通过IE等浏览器登录设计页面，设计过程的进度、设计各阶段所需数据等信息也通过浏览器返回给设计人员。飞行程序设计人员提交的设计请求通过表单等方式提交给服务器，由控制器（由Servlet承担）来分发请求，控制器根据请求的类别，调用不同JavaBean的不同方法来完成相应的计算和处理任务，并根据需要将数据进行加工、存储。系统模型具有一定弹性，可根据需求增减处理模块的数量，修改模块的功能。不同功能由相应的JavaBean中定义的方法来承担，根据PBN程序的特点，系统可以定义以下一些JavaBean（在每个JavaBean中应定义相应的方法）：用来进行需求分析及导航规范确定的JavaBean、用来计算与航段航迹相关数据（例如最小航段距离）的JavaBean、用来计算保护区宽度（包括直线和转弯）数据的JavaBean、用来进行进近复飞障碍物评估及超障高计算的JavaBean、用来管理设计进度的JavaBean、用来进行数据存储的JavaBean等。

3.2需求分析及导航规范确定

这部分工作的核心是根据需求确定导航规范，导航规范的选择是根据机载设备、机组能力、导航设施（星基和地面）、通信设施、监视系统等诸多因素确定的，这部分工作可以使用一个简易的专家系统，将各种可能的情况输入系统，然后根据《手册》制定推理规则，由推理机根据当前输入得到可用规范，这部分计算可以通过一个Java类的方法来实现，从而避免单纯依靠经验所产生的错误。

3.3航迹计算

航迹计算的主要任务是根据航路点类型及航迹代号，通过计算最小稳定距离来确定不同航段的最小长度。负责这部分的JavaBean除了计算工作外，还应把计算结果进行处理，存储到数据库中。

3.4保护区计算

计算不同航段以及特殊航路点处的保护区半宽，同时计算转弯点的转弯参数。计算结果也需要通过特定的JavaBean方法存储到数据库中。

3.5障碍物评估与超障高计算

障碍物评估包括利用OAS面评估进近障碍物，计算超障高。同时完成该部分的JavaBean还应该提供相应的方法通过VSS面进行目视障碍物评估，确定能否公布气压垂直导航程序，评估气压垂直导航程序的进近障碍物，计算超障高等。

3.6进度信息

可以通过一个Java类来计算和公布进度，设计者可以利用它来管理设计进度。进度信息的获取可以通过对数据库数据的访问来实现，不同阶段或不同部门的工作状态可以存储在数据库的特定表内，通过对该表数据的查询可以了解设计工作的具体进度，同时可以通过服务器对具体设计人员提出进度需求。这些需求可以在设计人员下一次登录时接收到。

4结论

本文提出了一种新的PBN飞行程序设计模式，并从不同技术层面讨论了这种模式的可行性及具体实现方法，这种模式可以使飞行程序设计人员在异地协同完成PBN飞行程序设计任务，通过充分利用协作机制和计算机的计算处理功能，保证高效准确完成PBN飞行程序设计工作。

参考文献：

[1]宋波.Web应用于开发.清华大学出版社北京2006.7pp276~285