機(jī)場凈空障礙物軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)論文
摘要：民航事業(yè)的快速發(fā)展對傳統(tǒng)機(jī)場凈空管理方式提出了新的要求，有必要引入軟件技術(shù)手段以提高管理效率與計(jì)算精度。本文以西南地區(qū)某機(jī)場為工程背景，建立依托Android移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的凈空障礙物識別軟件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與分析輸出功能，為凈空障礙物識別計(jì)算提供有效技術(shù)手段。通過與大學(xué)生創(chuàng)新課題研究結(jié)合，提升了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了就業(yè)競爭力。
關(guān)鍵詞：軟件設(shè)計(jì)論文
機(jī)場凈空管理工作是機(jī)場日常管理中的一項(xiàng)重要工作，需要對機(jī)場周邊凈空保護(hù)范圍內(nèi)的新建和既有建筑物進(jìn)行限高驗(yàn)算，以保障機(jī)場凈空環(huán)境安全[1]。隨著我國機(jī)場建設(shè)規(guī)模的快速發(fā)展，雙跑道及多跑道機(jī)場不斷涌現(xiàn)，凈空管理覆蓋面積增加，凈空限制面條件更加復(fù)雜，這就給機(jī)場外業(yè)巡視人員的管理工作增加了難度。需要開發(fā)一種基于移動(dòng)設(shè)備（Android手機(jī)等）的方便快捷凈空障礙物識別軟件，以滿足民航機(jī)場實(shí)時(shí)高效的凈空審核需求。
1.機(jī)場凈空障礙物限制面規(guī)定
根據(jù)民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(MH5001-2013)規(guī)定[2]，凈空障礙物審核主要考察的`限制面包括內(nèi)水平面、進(jìn)近面、起飛爬升面、過渡面、錐形面和外水平面，其中：1）內(nèi)水平面以跑道兩側(cè)端點(diǎn)為圓心繪制規(guī)定半徑圓弧，在與跑道中心線平行兩組直線相切構(gòu)成的近似橢圓形，高程超出機(jī)場跑道計(jì)算標(biāo)高45m；2）錐形面自內(nèi)水平面外側(cè)邊緣起始以1:20的坡度向上向外延伸至外緣規(guī)定高度3）進(jìn)近面由跑道入口一側(cè)的三端傾斜平面組成；4）起飛爬升面為跑道端外側(cè)的一個(gè)傾斜平面或其他規(guī)定的面；5）過渡面是由跑道升降帶邊緣向上向外傾斜至內(nèi)水平高度，且與進(jìn)近面邊緣相接的一個(gè)復(fù)合面。由于跑道存在兩個(gè)起飛方向，特別是同時(shí)存在多條跑道時(shí)，上述限制面存在較復(fù)雜的相互重疊區(qū)域。此時(shí)，需結(jié)合該障礙物所處限制面范圍，逐一判定限制面高程，進(jìn)而篩選最小限高作為該點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)。
2.機(jī)場凈空模型坐標(biāo)換算
建立凈空數(shù)字模型首先需要確定其所處的坐標(biāo)系統(tǒng)。目前，我國常用的坐標(biāo)系包括北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)和2000國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，以及一些地方獨(dú)立坐標(biāo)系等。為了方便構(gòu)建凈空模型和審核計(jì)算，可參照機(jī)場跑道基準(zhǔn)點(diǎn)，建立符合本場條件的AB坐標(biāo)系統(tǒng)。具體的，以跑道中心線延長線為x軸，y軸與x軸處于同一平面且相互垂直，跑道縱坡度忽略不計(jì)。進(jìn)而，根據(jù)平面解析幾何知識建立AB坐標(biāo)系與整體坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換方程。
3.障礙物識別軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)
為使軟件使用便捷高效，采用安卓手機(jī)為硬件平臺(tái)，使用Java語言編制客戶端APP代碼，實(shí)現(xiàn)凈空數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算以及存儲(chǔ)輸出功能。通過機(jī)場一線實(shí)地調(diào)研，結(jié)合工作人員的工作流程和操作方式，將凈空軟件劃分為四個(gè)工作界面，依次為“項(xiàng)目信息”、“凈空模型”、“審核計(jì)算”和“結(jié)果輸出”。不同界面之間通過滑動(dòng)操作（SlideMove）進(jìn)行切換，單個(gè)頁面內(nèi)通過手指的滑動(dòng)操作（ScrollMove）實(shí)現(xiàn)菜單欄的上下拉動(dòng)。
3.1項(xiàng)目信息頁面
點(diǎn)擊APP圖標(biāo)后進(jìn)入軟件主界面，“項(xiàng)目信息”頁面主要提供項(xiàng)目名稱和業(yè)主單位等工程基本信息輸入功能，通過下拉框（Spinner）選取當(dāng)前工程坐標(biāo)系，軟件后臺(tái)根據(jù)用戶選擇調(diào)用對應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程及系數(shù)。通過文本框（EditText）輸入審核編號及審核人等信息，軟件后臺(tái)自動(dòng)調(diào)用當(dāng)前手機(jī)系統(tǒng)時(shí)間作為審核日期，通過顯示框查看。
3.2凈空模型頁面
點(diǎn)擊屏幕底部“凈空模型”圖標(biāo)或向左滑動(dòng)屏幕，進(jìn)入該頁面。依據(jù)機(jī)場當(dāng)前運(yùn)行條件，軟件內(nèi)置相應(yīng)的機(jī)場凈空限制面模型基本參數(shù)。根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算各個(gè)限制面各個(gè)邊線方程及其在水平面內(nèi)的投影，用于障礙物位置識別和限高計(jì)算。為了保障數(shù)據(jù)安全和避免人為誤操作，在界面中僅提供數(shù)據(jù)顯示功能，編輯功能需解鎖更高權(quán)限后獲得。在此基礎(chǔ)上，還可根據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)劃要求，將擬建規(guī)劃跑道作為障礙物判斷的補(bǔ)充條件，為機(jī)場未來發(fā)展預(yù)留空域環(huán)境。
3.3審核計(jì)算頁面
通過點(diǎn)擊“審核計(jì)算”按鈕或向左滑動(dòng)屏幕進(jìn)入該頁面。在文本框中輸入待審核建筑物當(dāng)前坐標(biāo)系下X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、±0高程和建筑物高度等基本信息，供軟件計(jì)算調(diào)用。點(diǎn)擊“限高審核”按鈕后在下方顯示框給出計(jì)算結(jié)果，包括：該點(diǎn)距跑道中心線垂直距離、該點(diǎn)距跑道較近端水平距離、該點(diǎn)所處限制面位置、該點(diǎn)場壓高等。作為補(bǔ)充，還可給出該點(diǎn)的磁方位信息，有助于工作人員對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行人工判定和快速復(fù)核。
3.4結(jié)果輸出頁面
通過點(diǎn)擊“結(jié)果輸出”按鈕或向左滑動(dòng)屏幕進(jìn)入該頁面。此處提供三種結(jié)果輸出方式：輸出審核報(bào)告至Word文檔、輸出審核臺(tái)帳至Excel表格以及生成障礙物圖形顯示等。實(shí)現(xiàn)障礙物識別結(jié)果生成自動(dòng)化操作，大大簡化工作人員工作流程和文書工作強(qiáng)度。
4.總結(jié)
以Android平臺(tái)為依托，進(jìn)行凈空障礙物識別軟件的開發(fā)和編程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)凈空數(shù)據(jù)高效管理和分析，使凈空審核擺脫傳統(tǒng)人工驗(yàn)算或電腦操作方式。工作人員在外場巡視過程中能夠方便快捷的對疑似超高點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，初步判定審核點(diǎn)高程限制面高度，大大提高工作效率和管理水平。通過與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究課題結(jié)合，使得學(xué)生能夠較早的了了解一線工作管理流程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，完善知識體系，增強(qiáng)就業(yè)競爭力。本文研究工作得到中國民航大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究項(xiàng)目（IECAUC2015097）資金支持。
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