机场净空障碍物软件设计与开发论文
摘要：民航事业的快速发展对传统机场净空管理方式提出了新的要求，有必要引入软件技术手段以提高管理效率与计算精度。本文以西南地区某机场为工程背景，建立依托Android移动计算平台的净空障碍物识别软件，实现现场数据采集与分析输出功能，为净空障碍物识别计算提供有效技术手段。通过与大学生创新课题研究结合，提升了学生的专业学习兴趣，增强了就业竞争力。
关键词：软件设计论文
机场净空管理工作是机场日常管理中的一项重要工作，需要对机场周边净空保护范围内的新建和既有建筑物进行限高验算，以保障机场净空环境安全[1]。随着我国机场建设规模的快速发展，双跑道及多跑道机场不断涌现，净空管理覆盖面积增加，净空限制面条件更加复杂，这就给机场外业巡视人员的管理工作增加了难度。需要开发一种基于移动设备（Android手机等）的方便快捷净空障碍物识别软件，以满足民航机场实时高效的净空审核需求。
1.机场净空障碍物限制面规定
根据民用机场飞行区技术标准(MH5001-2013)规定[2]，净空障碍物审核主要考察的限制面包括内水平面、进近面、起飞爬升面、过渡面、锥形面和外水平面，其中：1）内水平面以跑道两侧端点为圆心绘制规定半径圆弧，在与跑道中心线平行两组直线相切构成的近似椭圆形，高程超出机场跑道计算标高45m；2）锥形面自内水平面外侧边缘起始以1:20的坡度向上向外延伸至外缘规定高度3）进近面由跑道入口一侧的三端倾斜平面组成；4）起飞爬升面为跑道端外侧的一个倾斜平面或其他规定的面；5）过渡面是由跑道升降带边缘向上向外倾斜至内水平高度，且与进近面边缘相接的一个复合面。由于跑道存在两个起飞方向，特别是同时存在多条跑道时，上述限制面存在较复杂的相互重叠区域。此时，需结合该障碍物所处限制面范围，逐一判定限制面高程，进而筛选最小限高作为该点控制标准。
2.机场净空模型坐标换算
建立净空数字模型首先需要确定其所处的坐标系统。目前，我国常用的坐标系包括北京54坐标系统，WGS84坐标系统和2000国家大地坐标系统，以及一些地方独立坐标系等。为了方便构建净空模型和审核计算，可参照机场跑道基准点，建立符合本场条件的AB坐标系统。具体的，以跑道中心线延长线为x轴，y轴与x轴处于同一平面且相互垂直，跑道纵坡度忽略不计。进而，根据平面解析几何知识建立AB坐标系与整体坐标系统的转换方程。
3.障碍物识别软件设计与开发
为使软件使用便捷高效，采用安卓手机为硬件平台，使用Java语言编制客户端APP代码，实现净空数据的输入、计算以及存储输出功能。通过机场一线实地调研，结合工作人员的工作流程和操作方式，将净空软件划分为四个工作界面，依次为“项目信息”、“净空模型”、“审核计算”和“结果输出”。不同界面之间通过滑动操作（SlideMove）进行切换，单个页面内通过手指的滑动操作（ScrollMove）实现菜单栏的上下拉动。
3.1项目信息页面
点击APP图标后进入软件主界面，“项目信息”页面主要提供项目名称和业主单位等工程基本信息输入功能，通过下拉框（Spinner）选取当前工程坐标系，软件后台根据用户选择调用对应的坐标转换方程及系数。通过文本框（EditText）输入审核编号及审核人等信息，软件后台自动调用当前手机系统时间作为审核日期，通过显示框查看。
3.2净空模型页面
点击屏幕底部“净空模型”图标或向左滑动屏幕，进入该页面。依据机场当前运行条件，软件内置相应的机场净空限制面模型基本参数。根据上述参数计算各个限制面各个边线方程及其在水平面内的投影，用于障碍物位置识别和限高计算。为了保障数据安全和避免人为误操作，在界面中仅提供数据显示功能，编辑功能需解锁更高权限后获得。在此基础上，还可根据远期规划要求，将拟建规划跑道作为障碍物判断的补充条件，为机场未来发展预留空域环境。
3.3审核计算页面
通过点击“审核计算”按钮或向左滑动屏幕进入该页面。在文本框中输入待审核建筑物当前坐标系下X坐标、Y坐标、±0高程和建筑物高度等基本信息，供软件计算调用。点击“限高审核”按钮后在下方显示框给出计算结果，包括：该点距跑道中心线垂直距离、该点距跑道较近端水平距离、该点所处限制面位置、该点场压高等。作为补充，还可给出该点的磁方位信息，有助于工作人员对计算结果进行人工判定和快速复核。
3.4结果输出页面
通过点击“结果输出”按钮或向左滑动屏幕进入该页面。此处提供三种结果输出方式：输出审核报告至Word文档、输出审核台帐至Excel表格以及生成障碍物图形显示等。实现障碍物识别结果生成自动化操作，大大简化工作人员工作流程和文书工作强度。
4.总结
以Android平台为依托，进行净空障碍物识别软件的开发和编程设计，实现净空数据高效管理和分析，使净空审核摆脱传统人工验算或电脑操作方式。工作人员在外场巡视过程中能够方便快捷的对疑似超高点进行计算，初步判定审核点高程限制面高度，大大提高工作效率和管理水平。通过与大学生创新创业研究课题结合，使得学生能够较早的了了解一线工作管理流程，增强学习兴趣，完善知识体系，增强就业竞争力。本文研究工作得到中国民航大学大学生创新创业研究项目（IECAUC2015097）资金支持。
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