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本文主要研究了飞机从起飞到着陆的整个过程中的四维飞行轨迹预测的算法和应用。首先本文对四维飞行轨迹的由来、四维飞行剖面的相关概念和国内外的研究现状作了简要的介绍。然后重点研究了水平轨迹、速度剖面和高度剖面的特点，建立了各个剖面不同航段的飞机全动能模型以及计算方法。根据该算法结合飞机自身的飞行计划，空管对时间、高度和速度等的要求，起降机场的空域模型，飞行规则以及飞机自身的性能和飞行过程中的导航数据、大气数据等，来实时的为飞机生成预测飞行轨迹。
按照上述算法进行了编程和仿真计算，并对仿真结果进行了分析讨论，数值仿真结果表明，该算法速度快、精度高，具有工程实用价值。本文所做的工作是为机载四维飞行管理系统和空中交通流量管理系统实现的必要准备。