单航班噪声动态等值线的绘制算法
飞机起飞航迹计算方法研究
飞机起飞航迹计算方法研究张凤;闫国华【摘要】飞机噪声作为环境污染源之一,引起人们越来越多的重视.飞机噪声评估是有效控制飞机噪声的一个重要途径.笔者主要研究了起飞航迹的计算方法,这是飞机起飞噪声评估的基础.通过研究,直接影响了评估的精度和效果.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】3页(P15-16,33)【关键词】航迹;飞行剖面;噪声建模【作者】张凤;闫国华【作者单位】中国民航大学,天津300000;中国民航大学,天津300000【正文语种】中文【中图分类】V24飞机起飞噪声建模中，需要利用到航迹信息。
航迹信息通常由一系列的程序上的步骤的综合或分析雷达数据获得。
其水平平面是航迹在地面上的投影，其垂直平面是由剖面点、飞行参数、速度、飞机的倾斜转弯角和功率设定等一系列因素来定义的飞行剖面[1]。
1 飞行剖面飞机直线起飞后的飞行剖面可大体分为6段[2]：（1）地面滑跑，速度由0加速到初始爬升速度；（2）以初始爬升速度、发动机功率和襟翼设置爬升；（3）a.减推力，以初始爬升速度和襟翼设置爬升；b.襟翼由起飞状态变为爬升状态，推力保持不变，继续加速；（4）以收襟翼爬升速度爬升，发动机推力可减小，也可保持不变；（5）收襟翼并加速到襟翼为0°的空速；（6）以0°襟翼、爬升空速和爬升功率持续爬升。
2 飞机起飞航迹计算2.1 起飞滑跑从松刹车点到起落架收回沿跑道滑跑和飞过的距离，就是起飞滑跑距离[3]。
如果跑道的坡度为0°时，即跑道是水平的，当量起飞滑跑距离STo8：其中，B8为在标准大气压，4.12 m/s侧风条件下，与飞机和襟翼有关的参数；W为飞机松刹车时，飞机的起飞总质量；N为飞机所装备发动机数量；Fn/δam为飞机的最大起飞修正净推力；δam为气压比，飞机在地面滑跑时取1；θam为气温比，飞机在地面滑跑时取1。
2.2 恒速爬升（初始爬升）该航段是通过飞机的校准空速、襟翼设置、高度和倾斜角，侧风（默认值为4.12 m/s）计算得出的[4]。
基于航迹分段的飞行程序噪声评估方法
基于航迹分段的飞行程序噪声评估方法张召悦;王超;孟娜;高春燕【摘要】为了减少飞机噪声排放对机场周围居民区的影响,研究了典型的进离场飞行程序.结合民用航空器运动模型和性能模型,建立了航迹模型.在研究飞行程序噪声评估方法的基础上,选取了合理的飞行程序噪声评价指标,提出了基于航迹分段模型的飞行程序噪声评估方法.以西安咸阳国际机场的进商场程序为例,选取B737-300机型进行仿真验证,绘制出了噪声等值线图.结果表明,该方法具有可行性,能够提高飞行程序噪声评估的效率,具有一定的参考价值.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)003【总页数】5页(P116-120)【关键词】飞机噪声;飞行程序;航迹分段;评估方法【作者】张召悦;王超;孟娜;高春燕【作者单位】中国民航大学空中交通管理研究基地,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】V216.54随着民航业的发展，飞机噪声引起的环境问题日益严重。
为了减轻飞机噪声影响，国际上很多机场及国内个别重要机场执行机场减噪声飞行程序［1］。
减噪飞行程序的实施取决于科学合理的飞行程序噪声评估方法。
国内外对飞行程序噪声评估相关方法进行了一些研究［2—6］。
文献［2］研究了飞行程序噪声计算的NPD方法，给出了SEL、WECPNL的计算公式;文献［3］只根据航线的几何特点，对噪声进行计算，没有考虑飞机性能特点;文献［4］基于路径栅格探讨了噪声等值线的绘制方法;文献［5，6］对飞行程序的噪声评价量进行了研究，但没能将飞行程序噪声评估图通过程序实现。
上述研究大多只对飞机噪声的计算方法进行研究，缺少对航迹进行系统的分析，而航迹是计算飞行程序噪声的基础，这导致目前很少能够快速的绘制出飞行程序的噪声等值线图。
同时，目前的工程应用通常采用直线段代替圆弧段的方法评估噪声，这会带来较大的计算误差。
基于路径栅格的机场噪声动态等值线绘制并行算法
基于路径栅格的机场噪声动态等值线绘制并行算法随着众多机场的建设和飞机的增加，噪声污染问题越来越严重。
而机场噪声问题的解决已经成为了一个不可或缺的环节。
因此，机场噪声动态等值线绘制并行算法，成为了解决这个问题的一个重要手段。
而机场噪声动态等值线绘制并行算法是基于路径栅格数据生成的。
路径栅格数据生成是算法的核心，该算法通过将机场所在区域划分为若干个格子区域，每一个格子区域需要记录其所在位置的等值线值及其对应的路径栅格极大值。
极大值的选取是为了同时考虑路径上的噪声强度和机场噪声的累计效应，从而获得更加客观的噪声等值线。
而路径栅格的生成主要是通过确定不同等值线之间的分割点，以及每个分割点之间的最短路径的生成，不同分割点之间的连接就形成了路径栅格。
在路径栅格数据生成的基础上，机场噪声动态等值线绘制并行算法的实现难点主要有以下几点：1. 选择合适的计算模型和算法，建立合适的数据模型。
2. 基于路径栅格数据生成，利用图形处理器（GPU）实现并行计算。
3. 采用分层设计，减少数据之间的传输量和CPU和GPU之间的延迟时间。
针对以上实现难点，该算法采取了以下解决措施。
对于问题1，该算法选择了路径栅格数据生成方法和图形处理器（GPU）运算方法，建立了合适的数据模型。
对于问题2，该算法采用CUDA并行计算框架，并利用GPU多线程的特性，实现了并行计算。
对于问题3，该算法采用分层设计，将计算层、传输层和接口层分开，降低了通信成本，提高了并行计算效率。
在实际应用中，该算法具有以下优点：1. 该算法能够达到很高的计算效率，快速生成机场噪声动态等值线。
2. 该算法能够有效地减少数据之间的传输量和CPU和GPU之间的延迟时间，提高了并行计算的效率。
3. 该算法能够高效地模拟和分析机场噪声，便于进行噪声控制和减少噪声对周边居民的影响。
总之，机场噪声动态等值线绘制并行算法已经成为噪声控制领域的重要技术手段，它能够有效地分析、模拟和控制机场噪声，可以提高机场噪声的管理水平，减少噪声对居民的影响。
《机场周围区域飞机噪声环境标准》(征求意见稿)编制说明
1
2 现ห้องสมุดไป่ตู้标准修订的必要性
2.1 现行 GB 9660-88、GB 9661-88 实施情况
1
《机场周围区域飞机噪声环境标准》编制说明
1 项目背景
1.1 任务来源
《机场周围飞机噪声环境标准》（GB 9660-88）和《机场周围飞机噪声测量方法（GB 9661-88）》1988 年 8 月 11 日由原国家环境保护局批准，自 1988 年 11 月 1 日起实施，迄今 已有 20 多年时间。该标准在我国机场噪声管理、环境影响评价、噪声污染控制中发挥了重 要作用。但随着经济、社会的发展，该标准在实施中也暴露出一些问题，亟需修订。为此原 国家环保总局于 2008 年下达了标准修订计划。根据环办函〔2008〕44 号文“关于开展 2008 年度国家环境保护标准制修订项目工作的通知”，由中国环境科学研究院牵头组织《机场周 围环境噪声标准及测量方法（修订 GB 9660-88、GB 9661-88）》修订工作。
机场噪声等值线光滑算法的研究
机场 噪声等值 线光滑算 法的研究
闫国华 ， 杜 海 涛
（ 中国民航大学 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ ０ ）
摘 要： 当机 场噪 声等值线生成后 ， 需对其进行 光滑处理 ， 提 出一种 改进 的三次 Ｂ样 条算 法， 该算法是在 三次 Ｂ样条 曲
Ｆ ｏ３（ ｆ ） ＝ １ 一 （ 一 ｔ ＋３ ｔ 一３ ｔ ＋１ ）
，
程值 的等值点列表 ， 如果将他们顺次连结 ， 得到的是 由许多段直线段拼接而成的开放等值线或者闭合 等
值线 。 当等值 点 距 离 比较远 时 ，等 值 线 就会 棱 角分
Ｏ
．
３
（ ｔ ） ＝ １（ ３ ｔ 一６ ｔ ＋４ ）
１ ． ２ Ｂ样条 曲线 的重 要性 质 （ １ ） 三次 Ｂ样 条 曲线 具有 二阶倒 数 的连续 性１ ］ Ｉ 。
（ ２ ） 局部性 ： 即改 变 一 个 控制 点 的位 置 ， 最 多影
响四个曲线段。 （ ３ ） 边界条件 ： 已知控制顶点序列 ａ （ ｉ ＝１ ， ２ ， …， 法（ 五点法 ） 、 重采样后平均法和张力样条法等。 ｎ ） ， 相 应 的三次 Ｂ样 条 曲线如 图 １ 所示 。如 使 曲线 以 本文针对开放曲线和闭合曲线总结 了通用的控 Ｐ Ｉ 为 起 点且 切 于 Ｐ ｌ ，同时 以 为终 点 且切 于 ， 只 制顶点求解方法 ，提出了基于三次 Ｂ样条插值 的等 需在始点前和终点后各增加一个顶点 Ｐ ｎ 和 。 ， 使向 值线光滑算法 ，使得光滑后的机场噪声等值线经过 量 只 ＝Ｐ Ｉ Ｐ ２ ， 一 － ＝ － 。 （ 抹角法 ） 、 Ｂ ｅ ｚ ｉ ｅ ｒ 法、 三次 Ｂ样条法 、 分段三次多项式
机场噪声 计算
机场噪声计算
机场噪声的计算涉及许多因素，包括飞机类型、航线、发动机类型、飞机起降模式、跑道布局、气象条件等。
一般来说，机场噪声的计算可以通过以下方式进行：1. 使用噪声模型和软件：
1.噪声模型：常用的噪声模型包括"Integrated Noise Model (INM)"和
"Aircraft Noise Contour (ANC)"等。
这些模型考虑了飞机在起飞、降落和滑行过程中产生的噪声，计算噪声的传播路径和影响范围。
2.数据输入：需要输入飞机的参数（如型号、发动机类型、起降模式）、气
象条件、航线信息以及机场的地理和运行特点等数据。
3.计算输出：噪声模型会输出噪声等级和预测的噪声影响范围图，显示在
机场周围不同区域的预期噪声水平。
2. 测量和实地监测：
1.噪声监测：在机场周围的不同位置设置噪声监测设备，记录实际飞机起
降产生的噪声水平。
2.分析和评估：收集实地监测的数据，进行噪声水平分析和评估，以了解
实际噪声对周围环境的影响。
3. 飞机运营和规划：
1.飞机运营限制：根据噪声模型和监测数据，制定飞机运营的限制和规范，
例如限制特定时段内的飞机起降次数或选择使用特定类型的飞机。
2.规划改进措施：根据噪声计算结果，机场可以采取一些改进措施，如改
变起降程序、更新飞机类型、优化跑道设计或推行隔离带等，以减少噪声影响。
机场噪声计算是复杂的工作，需要考虑多种因素和数据来源，并结合实地测量进行评估。
这些计算和评估对于确保机场运营安全和减少噪声污染是非常重要的。
C919飞机噪声边线衰减的预测研究
C919飞机噪声边线衰减的预测研究闫国华;孙慧【摘要】我国自主研发的C919飞机即将进入适航取证阶段,飞机噪声适航审定规章对边线噪声作了相应规定,因而预测飞机的边线噪声级可为噪声适航审定提供参考,其中边线衰减是预测边线噪声级的一个重要部分.为了预测C919飞机的边线衰减,对国际汽车工程师协会SAE中的边线衰减几何模型和算法进行了研究,并根据边线衰减与仰角和边线偏移距离的关系,绘制了边线衰减曲线,结合由飞机-噪声-性能ANP数据库算得的C919飞机起飞航迹预测边线衰减.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)003【总页数】4页(P23-25,28)【关键词】C919飞机;噪声适航审定;边线衰减;起飞航迹【作者】闫国华;孙慧【作者单位】中国民航大学航空工程学院,天津 300300;中国民航大学航空工程学院,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】TB535民用航空业的迅速发展使得人们对现今的机场噪声环境与空域管理越来越重视[1]，严格控制飞机的噪声适航审定标准[2]可有效降低噪声污染。
C919飞机作为我国首架自主研发制造的大型民用客机，完善我国的噪声适航审定技术可为C919飞机的适航取证提供方法。
飞机噪声适航审定的过程中，需要对边线位置的噪声级进行测量，通常是从等距安放的多个边线测量点中选取噪声级最大的点作为边线测量点。
为了提高适航审定的效率，预测飞机飞行中产生的边线噪声级可大大减少边线噪声测量点的数量，边线衰减是预测边线噪声级重要的一部分。
国际民航组织关于机场周围噪声等值线建议计算方法[3]中的边线衰减是根据国际汽车工程师协会SAE中提供的经验公式进行修正的，为了更好的理解边线衰减与仰角和边线偏移距离的关系，需要对其算法进行研究，并绘制出边线衰减曲线，并应用于C919飞机噪声的边线衰减预测中，为今后即将进行的噪声适航审定提供参考，同时对于我国正在研制或准备研发的大型客机在提高噪声性能方面也有很大帮助。
单航班噪声动态等值线的绘制算法
ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｆ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ
Ｊ ／ Ｗｅ ｎ — ｂ ｉ ｎ ， ＷＡＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｄ ｏ ｎ ｇ ，Ｙ ＡＮ Ｇ Ｇｕ ｏ — ｑ ｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ，
Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ １ ６ ， ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ３ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘 要： 机场噪 声的可视化 是机场 范围 内环境评价 的重要方面 ， 通 过机场 噪声的等值线分布 图可 以分析各个时段和地 区的噪声大小 ， 并据此调整航班计划和飞行航迹减少受影 响地 区的噪声 强度 。基 于单 飞行 事件研 究飞机 噪声的动态分布 情况， 利用 曲线 分段拟合 噪声值 的变化规律 并在此基础 上预测实 时的噪声值 。为 了避免常 规的等值 线绘制 中遍历 次数 多、 等值线计算 复杂等缺 陷， 提 出一种基于等值 点摇摆 的等值 线网格 队列算 法， 满足 了动态绘制对时 间复杂度 的要求 。 关键 词： 声学 ； 机场 网格 ； 噪声等值线 ；曲线分段拟合 ； 动态绘制 中图分类号： Ｔ Ｂ１ ３ ２ ； Ｔ Ｐ ３ ９ ９ 文献标识码 ： Ａ Ｄ ＯＩ 编码 ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ ． １ ３ ３ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ３ ２
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场噪声等值线图是机场噪声评估的重要环节 [1]。 等值线法 (Contour) 来源于测绘学上的等高线， 是用一组光滑曲线来表示连续分布的制图现象数量 特征渐变的方法 [2]， 其绘制过程一般包括以下几个 步骤： 离散数据网格化、 网格点数值化、 等值点的计 算、 等值线追踪、 平滑处理和标记等值线 [3]。于嘉等 人提出了一种等值点计算与等值线追踪同步的矩形 网格追踪法 [4]， 该算法虽然避免了计算等值点和等 值线追踪时大部分网格被访问两遍， 但仍需要先追 踪开放等值线， 后追踪封闭等值线， 并且在绘制多层 等值线时算法效率不高。 Ratika Pradhan 等人针对 数字地形图中等值线的提取提出了一种改进的摩尔
Abstract : Airport noise visualization plays an important role in environmental evaluation of airport region. Through the airport noise contour map, the noise level anytime and anyplace can be analyzed, and the flight plan and flight path can be adjusted to reduce noise intensity in the affected region. In this paper, based on the analysis of aircraft noise dynamic distribution for single flight event, the curve’ s piecewise fitting of the noise value was carried out. On this basis the real-time noise value was forecasted. In order to avoid the multiple plotting and the complicated contour computation in the conventional contour computing method, a method of contour grid queue algorithm based on equivalent point swing was proposed. The requirement of time complexity in the dynamic drawing was satisfied. Key words : acoustics ; airport gridding ; noise isoline ; curve piecewise fitting ; dynamic drawing
第 33 卷 第 4 期
噪 声 与
振 动
控 制
153
文章编号： 1006-1355(2013)04-0153-05
单航班噪声动态等值线的绘制算法
计文斌 1，王建东 1，杨国庆 2
( 1. 南京航空航天大学 计算机科学与技术学院，南京 210016； 2. 天津大学 计算机科学与技术学院，天津 300300 )
154
单航班噪声动态等值线的绘制算法
2013 年 8 月
相邻追踪算法 [5]， 能够完整追踪整个等值线图， 但对 同一个网格单元的重复追踪需回溯到前一个网格单 元， 一旦很多网格单元被回溯时， 算法效率急剧降 低。由于飞机噪声具有明显的时空特性 [6]， 而传统 的环境噪声等值线图大多体现在日平均噪声级 上 [7]， 因此会有以下缺陷： 静态绘制只能给出平均噪 声影响， 不能反映噪声的动态变化； 基于采集噪声数 据的精绘制不能反映等值线图的渐变过程。本文中 动态噪声等值线绘制要求为:噪声数据为浮点型， 占 4 个字节； 每秒钟绘制 20 帧； 绘制区域按机场占地的 1 000 ˑ 1 000 等 不同划分为 100 ˑ 100 、400 ˑ 400 、 不同规模的网格； 等值线高值从 50d B 到 100 dB， 间 隔为 5 dB， 总共 11 层等值线。以 1 000 ˑ 1 000 的网
( 1. School of Computer Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China; 2. School of Computer Science and Technology, Tianjin University, Tianjin 300300, China )
Study on Calculation and Plotting of Dynamic Noise Contour of Single Flight Based on Equivalent Point Swing
JI Wen-bin 1, WANG Jian-dong 1, YANG Guo-qing 2
随着我国新老机场修建步伐的加快， 机场噪声 扰民问题日益严重。合理的规划利用机场土地和正 确的航班调度是解决这一问题的有效手段， 而机场 噪声等值线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是机场噪声分析的重要依据。通过查 询噪声敏感点、 敏感时间的噪声值大小， 可以分析相 应的噪声变化规律和受噪声影响程度， 因此绘制机
收稿日期： 2012-09-18； 修改日期： 2012-10-09 项目基金： 面向机场感知的噪声监测及其环境影响评估 （基金编号： 61139002） 作者简介： 计文斌 （1988- ） ， 男， 安徽旌德县人， 硕士， 研究方 向为数据挖掘及噪声可视化。 E-mail:jiwenbin010@