CN102968505A

CN102968505A - 用于机载导航数据库的格式描述方法

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Publication number: CN102968505A
Application number: CN2012105397390A
Authority: CN
Inventors: 刘畅; 叶林瓒; 马骏
Original assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Current assignee: China Aeronautical Radio Electronics Research Institute
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: CN102968505B

Abstract

本发明公开了一种用于机载导航数据库的格式描述方法，其包括以下步骤：将导航内容数据进行分类；飞行程序类数据设计；运用飞行程序类数据文件连接航线文件的方法，将航线文件连接到路径文件中去；将飞行程序类数据的路径文件关联到六类基本Fix类数据文件中去；航线类数据设计；航线文件通过索引文件进行数据排序；将航线类数据的Leg文件关联到三类基本Fix类数据文件中去；航路点数据设计；将航路点文件中的数据进行索引；在完成数据库设计后，对于每项数据进行规范检查。本发明保证数据内容符合ARINC424标准的要求，同时又可以在现有飞行管理软件中良好地使用。

Description

用于机载导航数据库的格式描述方法

技术领域

本发明涉及一种格式描述方法，特别是涉及一种用于机载导航数据库的格式描述方法。

背景技术

导航数据库在现代汽车、船舶、航空、航天领域有着广泛的应用，其数据内容、数据库结构都随着具体的应用存在差异。机载导航数据库是飞行管理系统的重要组成部分，它包括导航设施、机场、航路、航路点、进近/离场程序、等待程序和限制空域等20多类500多项数据内容。

数据用户提出运行需求，由导航数据提供商对数据进行总装。导航数据提供商首先要认证来自各国的官方情息，然后将其放入“机载导航数据库更新数据包”中，以ARINC424数据格式发送给导航数据集成商（即机载设备生产商）。机载设备生产商将ARINC424数据格式转换为设备可识别的数据格式，形成机载导航数据库，供飞管系统使用。

机载导航数据库的内容必须严格符合ARINC424的标准，数据之间存在先后顺序、区域判断等约束关系。对于机载设备制造商而言，并不能直接使用ARINC424格式的导航数据库，需要将其转换为自身产品专用的机载导航数据库的格式，因此，如何将ARINC424格式的导航数据库转换成为符合自身产品需求、并满足功能需要的导航数据库，就是各个机载设备制造商所要面对的问题。

这种转换需要面临两个主要问题：一方面，新生成的导航数据库怎样才能保证其数据内容符合ARINC424标准，这要求数据格式的转换不能破坏其数据意义，包括单位、取值范围、数据精度、数据分辨率等，在此基础上才能够进行相应的转换。

另一方面，ARINC424格式的数据作为原始的数据，不包含针对具体数据库应用软件的结构设计，同时为了能够很好的将物理上相互关联的数据联系起来（如机场数据与跑道数据等），生成的数据库文件要有合理的结构化设计，并且符合导航数据库软件平台的要求，满足机载平台对于飞管软件的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于机载导航数据库的格式描述方法，其保证数据内容符合ARINC424标准的要求，同时又可以在现有飞行管理软件中良好地使用。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种用于机载导航数据库的格式描述方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，将导航内容数据进行分类，分为飞行程序类数据、航线类数据和航路点数据；

步骤二，对于分类中的飞行程序类数据进行设计，将飞行程序类数据文件关联到航线文件；

步骤三，运用飞行程序类数据文件连接航线文件的方法，将航线文件连接到路径文件中去；

步骤四，将飞行程序类数据的路径文件关联到六类基本Fix类数据文件中去；

步骤五，对于分类中的航线类数据进行设计；

步骤六，航线文件通过索引文件进行数据排序；

步骤七，将航线类数据的Leg文件关联到三类基本Fix类数据文件中去；

步骤八，对于分类中的航路点数据进行设计；

步骤九，将航路点文件中的数据进行索引；

步骤十，在完成数据库设计后，对于每项数据进行规范检查。

优选地，所述步骤一具体包括以下步骤：

将所有导航内容数据项按照数据库实现需要进行分类；

将导航内容数据项进一步分类，同一类的数据项整合到同一数据库文件当中去；

对每一个导航内容数据项的具体内容进行了严格的定义，形成严格的数据项规范。

优选地，所述步骤二的飞行程序类数据包括标准仪表离场文件、标准仪表进场文件、进近文件。

本发明的积极进步效果在于：本发明保证数据内容符合ARINC424标准的要求，同时又可以在现有飞行管理软件中良好地使用。

附图说明

图1为本发明用于机载导航数据库的格式描述方法的流程图。

图2为本发明Sid文件的展开示意图。

图3为本发明中飞行程序类数据、航线类数据和航路点数据三类数据之间的关系。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明用于机载导航数据库的格式描述方法包括以下步骤：

步骤201，将导航内容数据进行分类，分为飞行程序类数据、航线类数据和航路点数据，具体是基于飞行程序、航线、航路点的层次结构将数据库文件串联起来，利用导航数据库结构数据项和第一检索模块、第二检索模块、第三检索模块（如图3所示），完成数据文件的关联和索引，将繁多交错的导航数据内容联系起来，同时为搜索请求的功能实现提供帮助，步骤201具体包括以下步骤：

步骤（1）：将所有导航内容数据项按照数据库实现需要进行分类。除去注册信息的数据以外，其余都是导航数据库的具体使用数据，它们的分类形成了若干个数据库文件，然而各个文件并不是相互独立的。它们不仅具有层次，并且相互关联，因此该格式设计方法在数据项中增加了数据库结构数据项，这些数据项有的包含在具体的导航数据文件中，有的则自成数据文件，将文件结构关联起来。因此所有的导航内容数据项可以大致分为两类：导航内容数据项和数据库结构数据项。

步骤（2）：将导航内容数据项进一步分类，同一类的数据项整合到同一数据库文件当中去。将飞行管理中导航功能所需要的数据进行分类，其分类依据是根据导航任务阶段、导航方式和导航方法进行划分的，并且具有一定的层次。相同分类的数据项会记录于同一数据文件当中。同时，这样的分类也为飞管软件对于导航数据库的搜索、查询和调用提供了支持。

步骤（3）：对每一个导航内容数据项的具体内容进行了严格的定义，形成严格的数据项规范。对每一个数据项的具体内容进行了严格的定义，其数据项规范包含有数据类型、单位、阈值范围、分辨率、精度、取值范围、顺序描述等，并且对于数据本身含义进行了详细设计，该设计方法符合ARINC424标准。

步骤202：对于分类中的飞行程序类数据（Sid，Star，Approach）进行设计，将飞行程序类数据文件关联到Route（航线）文件；

三种典型的飞行程序类数据包括标准仪表离场（Sid）文件、标准仪表进场（Star）文件、进近（Approach）文件，下面以Sid为例，阐述一下本发明用于机载导航数据库的格式描述方法。Star和Approach的设计方法与之相同。

首先，Sid文件主要记录的是每个Sid的一些基本信息，它除了包括有效性、名称以外，最主要的是记录了每个Sid里面包含多少条航路，并且通过索引数据项关联到下一级的数据文件Sid。其索引顺序则是按照每条Sid对应的航路展开。

由于不同Sid文件可能会重用到同一Route，所以Sid文件中的数据有可能会重复，这是因为该文件是以图2的结构展开的，保证的是整个Sid中航路的完整性。

步骤203：运用飞行程序类数据文件连接Route文件的方法，将Route文件连接到Path（路径）文件中去。

同理，Star和Approach都是依据上述原理设计的。

步骤204：将飞行程序类数据的Path文件关联到六类基本Fix类数据文件中去。

在这三个文件Sid→Route→Path的后端，Path文件中的记录是一个个组成航路的Fix，根据Fix使用情况，Sid、Star和Approach中的Fix共有6种：

甚高频助航设备............................（VHF Navaids）

无指向无线电信标助航设备......（NDB Navaids）

航路点………………………………………（Waypoint）

终端航路点………………………………（Terminal Waypointt）

跑道.................................................（Runways）

终端无指向无线电信标..............（Terminal Ndb）

将Path数据关联到上述六种Fix所对应的数据文件中去，它们分别是VHF Navaids索引文件、Ndb Navaids数据文件、航路点数据文件、终端航路点数据文件、跑道数据文件和终端Ndb数据文件。这样Sid/Star/Approach的相关数据就从顶层设计，落到最基本的Fix点上，其关联结构也就设计完成了。

步骤205：对于分类中的航线类数据进行设计。

本发明对于航线类数据文件的设计方法如下：

导航数据库的航线文件Airways中，除了记录了数据时效、航线ID，就是航段数和航段文件索引项，其结构类似于Sid/Route/Approach航路文件÷到路径（Path）的索引方式。在航路数据文件→航段文件的关联，是通过Airway航路数据中的Index数据项进行索引，这个数据是代表该航线中起始航段在Airway航路文件中的存储位置，这样的索引对于搜索请求的功能实现是非常必要的，使得从航线数据直接定位到其下航段在文件中的位置。如图所示，Airway航路文件中的Index索引值是递增的，对应于航段文件中的数据项也是按照航线顺序排放的，由于不同航线可能共用同一航段，因此航段文件的数据可能出现重复。

步骤206：航路文件通过索引文件进行数据排序。

除了航段文件的关联，航路文件本身也存在对自身的索引，这是通过文件的形式完成的（不同于数据项）。文件航路索引文件中仅有一个数据项Index，它按照航路文件中数据项大小顺序（ASCII码大小）索引出该航线在航路文件中的位置，从而实现航路文件中数据排序，这样给数据库的搜索算法提供了依据。由于航路文件中的记录已经按照排序了，所以航路索引文件中的位置偏移量呈递增形式。

步骤207：将航线类数据的Leg文件关联到三类基本Fix类数据文件中去。

在文件航路→航段的后端，通过对于现有数据库中数据的研究，观察到Leg文件中的记录实际上是一个个Fix，根据Fix现有的类型，Sid、Star和Approach中的Fix共有三种：

VHF Navaids

NDB Navaids

Waypoint

同样的，在数据库数据将Leg数据关联到上述三种Fix所对应的数据文件中去，它们分别是VHF Navaids索引文件、Ndb Navaids数据文件、航路点数据文件。

步骤208：对于分类中的航路点数据进行设计。

VHF Navaids、NDB Navaids和Waypoints这三个数据文件是航线文件最底层的查询数据，它们三个也是Fix类型数据项中最基本的三类。同时，它们也是Sid/Star/Approach查询中的底层Fix中的三类。

其中VHF和NDB数据形式较为相似，可归为助航设备，而途中航路点与前者有一定区别。

VHF和NDB文件中，包含了两者的名称、频率、位置等详细数据信息，并且根据Class数据项对于各个记录的助航台进行了功能上的说明。而Waypoints，则在基本信息之外，通过Waypoint类型数据项对航路点的功能进行了说明。

步骤209：将航路点文件中的数据进行索引。

对于VHF Navaids索引文件、Ndb Navaids数据文件和航路点数据文件三个文件，每一个文件都配以另外两个文件进行索引排序。

VHF Navaids索引文件，Ndb Navaids索引文件和航路点索引文件是分别将对应的数据文件中的记录按照大小顺序进行排序，方便搜索算法的实施。而VHF Navaids位置索引文件，Ndb Navaids位置索引文件和航路点位置索引文件这三个文件，则是将对应的数据文件中的数据按照位置的方法进行排序。以VHF Navaids位置索引文件为例，文件中一共360条记录，其具体的排序方法，与航路点的经度值有关，按照从小到大的顺序排列。

Ndb Navaids位置索引文件和航路点位置索引文件同样适用上述方法。

步骤210：在完成数据库设计后，对于每项数据进行规范检查。

本发明所设计的机载导航数据库的格式设计方法，在数据内容上完全符合国际通用的ARINC424标准，能够很好地适用于机载飞管软件中去。该设计方法文件结构清晰、数据关联合理、数据内容明确，对于从ARINC424格式的数据转化成为机载产品所需的数据库，实现起来提高了效率，并且有一定的扩展性，有效地提高了导航数据库乃至飞管软件的开发周期。数据库结构的可读性完全满足团队开发的交互需要。

这里以机场数据文件中的一条数据为实例（如表1所示），对本发明的设计方法进行阐述，下表罗列了该条数据的数据项，具体的数据内容为最后一列，该数据文件中的每条机场数据都按照同样的格式进行记录。本条记录为北京机场的数据信息，这一点可以从第22项看出。

第1项为北京机场数据的有效性，随后2~9，23~29为该机场的基本属性数据，包括名称、经纬度、跑道等信息。10、11为其助航台信息。这些数据项从意义上严格符合ARINC424标准，只是在形式上设计成为符合软件平台的数据库格式。有别与上述数据信息，12~22项数据为与机场有关的其它数据信息，包括Sid、Star、Approach、Runway、Gates、Terminal Waypoint、Terminal NDBs、Communication Frequency、Localizers、Mlss和Glss，这些内容的具体数据内容都存在于独立的数据文件中，而在本机场数据中，仅仅记录它们的个数。

机场数据文件中的每条记录中，除了包含表中所列出的数据以外，还有11个索引数据项，只依靠表格中的数据，是无法将机场数据与众多与之相关的数据联系起来的，所以该设计方法还增加索引数据，通过这些索引，使得用户可以直接定位到与本条北京机场数据相关的所有信息在其他数据文件中的位置，这样用户就可以完成更加复杂的功能，查询到更加详实的信息。ARINC424格式的数据没有这些索引数据项，它们都是本文所提到的格式设计方法设计得到的。

表1

世界各地的机场记录都像上述北京机场数据一样，以标准的、格式化的数据结构记录在机场数据文件中，同样的数据文件一共有25个。

除此以外还有11个索引文件，这11个文件中，仅包含索引数据，通过这些索引，将具体数据文件中的各条记录进行排序，这样使得飞管软件对于导航数据库的查询、调用等功能能够通过更加丰富的算法进行实现。

最终，该格式设计方法生成的导航数据库，植入飞管软件，其数据内容不仅用于支持各种导航算法的完成，同时也支持屏显以被飞行员调用。其良好的结构使得飞管软件能够搜索、查询数据内容，相应导航任务对于导航数据的请求。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims

1.一种用于机载导航数据库的格式描述方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤五，对于分类中的航线类数据进行设计；

步骤六，航线文件通过索引文件进行数据排序；

步骤八，对于分类中的航路点数据进行设计；

步骤九，将航路点文件中的数据进行索引；

2.如权利要求1所述的用于机载导航数据库的格式描述方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下步骤：

将所有导航内容数据项按照数据库实现需要进行分类；

3.如权利要求1所述的用于机载导航数据库的格式描述方法，其特征在于，所述步骤二的飞行程序类数据包括标准仪表离场文件、标准仪表进场文件、进近文件。