中文摘要：

中国民航将在2010年底前全面建立PBN飞行程序设计能力和航路规划能力，在2012年底前实现PBN重点应用， 在2016年底前实现PBN全面应用。时间的紧迫性及我国机场环境的复杂性使得中国民航的PBN飞行程序设计及验证工作任务繁重而又严峻。本课题研究利用虚拟现实技术解决PBN飞行程序校验中的一些关键内容，包括评估飞行程序每一航段的航迹设置、距离、高度、梯度、速度，以及用以确认计算最低高度的控制障碍物验证；评估飞行程序标称航迹和保护区两侧边界的导航信号覆盖情况及实际超障条件；评估飞行程序所适用的各类别航空器安全运行的目视机动区域和安全高度；评估所要求的跑道标志、灯光和通信设施的适用性等安全指标。项目的实施可以对PBN飞行程序设计的合理性、安全性在实飞校验前做出前期评价，减少实飞校验中的盲目性和不确定因素，提高PBN飞行程序设计和验证的效率。

结论摘要：

为了确保飞行安全，需要对PBN飞行程序进行严格的评估验证。本课题研究利用虚拟现实技术解决了PBN飞行程序校验中的一些关键内容。首先，本项目以三维地理信息系统为平台首先研究了飞行程序的三维可视化构建了交互式飞行仿真系统的模块化功能结构，实现了高分辨率地理环境下六自由度的可控模拟飞行；结合PBN飞行程序的概念、标准等设计了一种RNP AR飞行程序航迹和包容区隧道三维重构的算法；开发设计了PBN飞行程序管理系统，可以实时调用数据库实现PBN飞行程序的实时仿真。其次，结合PBN飞行程序对导航性能的要求，给出了主要性能指标的计算方法。通过分析PBN飞行程序导航性能仿真验证的各项任务，充分考虑影响卫星导航性能的因素，提出了考虑地形影响的卫星导航性能评估方法，给出了评估流程及仿真方法，结合理论研究构建了针对PBN飞行程序验证的卫星导航性能评估系统设计思想，在三维地理信息系统平台上进行二次开发，实现了部分结果的可视化仿真。第三，以VOR、DME、ILS三种民航使用频率最高的陆基导航设备为对象，通过对其天线进行建模，分析各设备的远场辐射场型，计算导航性能覆盖范围等。并对机载的导航性能进行了研究，主要对飞行管理计算机的原理进行研究，包括导航数据库的建立，导航台选择优化算法，飞机位置解算算法仿真等。第四，设计并搭建了一个具有通用性、开放式的数字建筑工程仿真平台。同时，针对障碍物评估，本项目设计开发了障碍物评估软件，建立了障碍物三维模型数据库，分析了机场终端区障碍物遮挡对导航信号的影响。最后，为了满足项目成果立体演示的目的，还对显示系统的光学理论进行了分析与研究提出了一种用光纤产生径向偏振光的实验装置讨论了部分相干径向偏振光通过准直和非准直ABCD光学系统的传输，首次推导了部分相干径向偏振光通过这些光学系统传输的光束相干偏振矩阵的各个元素等。项目的实施可以对PBN飞行程序设计的合理性、安全性在实飞校验前做出前期评价，减少实飞校验中的盲目性和不确定因素，提高PBN飞行程序设计和验证的效率。