Excel在飞行程序设计中的应用

Excel在飞行程序设计中的应用西北空管局刘崇军摘要：Excel简单易用，无需编程，是提高计算效率、保障计算质量的有效工具，本文主要阐述了Excel的计算原理、相关概念，及常用函数，并举例说明了飞行程序设计中的应用方法，以及注意事项。帮助初学者快速入门，同时对业内Excel的应用提出了建议。关键词：Excel飞行程序设计英尺取整工作表保护前言MicrosoftExcel是微软公司出品的Office办公软件中的重要成员，它的核心功能是电子表格的计算，它具有简单易用、数据精度高、运算效率高、数据表现力强的特点，因此被广泛的应用于需要大量数据计算的工作领域。飞行程序设计是机场建设的一项重要的工作内容，从设计的各个阶段来看，它具有设计周期长、数据量大、计算复杂、精度要求高的特点，在程序设计过程中需要重复产生大量的计算数据，在审核过程中又需要对这些数据进行精确的复核，因此，数据计算的工作量相对较大。通过在飞行程序设计中引入Excel的运算功能，将常用的计算公式保存下来，从而在连续性、重复性计算中利用Excel便捷高效的特点，可以充分提高计算的准确度，减少人为因素的影响，提高工作效率，从而对飞行程序设计工作发挥积极的促进作用。Excel基础知识以Excel2007版为例，Excel软件界面主要由如下图所示的三部分组成，A区主要为菜单和工具栏，B区为计算公式的填写、显示区，C区为数据区。数据区中的每一个格子（单元格）都可以用一个“地址”来表示，图中数据区左上角第一个数据框的“地址”就是A1，该地址是由列标“A”和行标“1”共同组成，在Excel公式计算中可以直接用A1来表示该地址中的数据。在数据区的单元格中输入等号，通过“地址”引用相关数据进行计算，这样的过程称为公式输入。例如，先点击C1单元格，在其中输入“=A1+B1”（不含双引号，大小写均可），敲入回车键确定后，在C1单元格中会显示出A1加B1的结果。如下图所示：上述过程完整的建立了一个加法公式，之后改变A1或B1中的数字，C1中的结果会随之自动改变，这体现了公式可重复使用的特点。鼠标移动到C1单元格右下角，当鼠标显示为如上图的黑十字图标时，按下鼠标向下拖动，虚线框覆盖到的区域，都将会自动添加与C1类似的公式，所不同的是公式中的行标会自动的替换，如C4行的公式为“=A4+B4”，这样的操作称为公式复制，该功能在大数据量计算的场合非常的实用。通过鼠标进行公式复制时，Excel会根据操作方向自动替换公式中引用的“地址”，比如在第二行将A1，替换为A2，这样的地址表示方式称为相对引用。当需要固定引用某处的数据时，对该地址添加“$”符号，形式如$A$1，在进行自动化的公式替换时，会保留对该地址的引用，这样的引用形式称为绝对引用。举例来说，我们在C3单元格中建立这样一个公式：=A1+B1+$G$1，在G1中输入一个数据，按照之前的鼠标操作复制公式到C5，可以看到对于G1的引用始终没有变化，这就是绝对引用的效果。可以看出Excel中的公式建立非常的容易，而Excel内置的函数则将它的计算功能发挥到了极致，Excel中包含了大量函数功能，在程序设计中经常用到以下的函数：取整函数：向上取整roundup(),四舍五入round()；三角函数：正弦sin(),余弦cos(),正切tan(),反正切atan(),角度弧度转换radians()，圆周率PI()；指数型函数：乘幂power(),平方根sqrt()；逻辑运算：条件判断IF（），大小比较：求最小值min(),求最大值max()。Excel中的函数通常包含两部分内容，函数名和参数。以ROUND()函数为例，该函数的作用是在指定的位置进行四舍五入，函数的形式如下：ROUND(number,num_digits)括号外ROUND是函数的名称，括号内是函数执行时所需要的参数，共有两个，第一个参数number指得是需要进行四舍五入的数字，第二个参数num_digits表示指定的位数，按此位数进行四舍五入。num_digits的取值有三种情况：1、num_digits大于0，则四舍五入到指定的小数位。2、num_digits等于0，则四舍五入到最接近的整数。3、num_digits小于0，则在小数点左侧进行四舍五入。示例公式说明（结果）=ROUND(2.15,1)将2.15四舍五入到一个小数位(2.2)=ROUND(2.149,1)将2.149四舍五入到一个小数位(2.1)=ROUND(-1.475,2)将-1.475四舍五入到两小数位(-1.48)=ROUND(21.5,-1)将21.5四舍五入到小数点左侧一位(20)通过ROUND函数可以看出，函数的参数决定了函数的作用效果，不同的参数会带来不同的结果，灵活的设置参数，可以有效的简化计算公式，提高运算效率。需要注意的是Excel三角函数的参数采用弧度制为单位，因此在使用时，通常需要先将角度转换成弧度。有两种方式实现这样的转换：1、公式计算的方式，如：=SIN(30*PI()/180)2、使用弧度转换函数，如：=SIN(RADIANS(30))上面两种公式都实现了计算30°角的正弦值的功能，二者的运算效果是相同的。不同的函数可以用来实现相同的功能，例如：=POWER(4,0.5)与=SQRT(4)效果一样，都是求出了4的平方根值，可以看出POWER函数的功能要更强大一些，SQRT函数则更直观一些。飞行程序设计中的应用举例1、指示空速换算成真空速。将指示空速换算成真空速时，需要通过换算因子来进行转换，该因子与温度、高度因素有关，米制单位的计算公式如下：()式中：VAR=相对于国际标准大气（ISA）温度的差别，单位℃，H=高度，单位m。在Excel表中，将IAS、VAR、H三个数据分别放置到B1，B2，B3三个位置，在B4输入Excel的公式：()()计算结果如下图所示：通过标准公式与Excel公式的比较，可以发现，除了数据引用的形式和幂函数的表示形式有差别之外，公式的书写顺序和格式是基本相同的。2、转弯半径的计算。在计算转弯半径时，需要先对转弯率进行确认，转弯率最大取3°/s，也就是说当转弯率大于3°/s时，按3°/s来进行计算。转弯率的计算公式为：()()V是以km/h为单位的TAS转弯半径的计算公式为：()对转弯率进行控制有两种算法，一种是用IF函数来判断，当转弯率大于3°/s时，按3°/s来计算；第二种算法是在实际的转弯率与3°/s之间取较小值，通过min（）函数来实现，假设TAS的数据在B3，转弯率的计算结果在B4，转弯半径的Excel公式可以用如下两种方式来表示：算法一：((()）(()))算法二：＝(()())3、英尺取整换算。根据民航局飞标司的最新要求，特种航图中使用的英尺，在不同的位置需要按照不同的取整规则进行取整。主要的规则有一英尺向上取整，十英尺的向上取整，十英尺四舍五入，百英尺的四舍五入取整。用Excel函数来表示这四种规则，则函数的形式如下：=ROUNDUP(number,0)一英尺向上取整=ROUNDUP(number,-1)十英尺向上取整=ROUND(number,-1)十英尺四舍五入=ROUND(number,-2)百英尺四舍五入将上述四种规则横向放置到Excel表格中，表格第一列填入表示米制的数据，通过Excel的公式复制功能，可以很容易的得到一张米到英尺的换算表，效果如下图所示：以第五行为例，C5的公式为=ROUNDUP(B5,0)D5的公式为=ROUNDUP(B5,-1)E5的公式为=ROUND(B5,-1)F5的公式为=ROUND(B5,-2)4、飞行转弯坡度的实时记录。Excel具有非常丰富的图表显示功能，通过图表来显示数据，可以起到一目了然的作用，以下是一段来自飞行记录仪中的数据记录。通过数据转换，我们可以将数据放入到Excel中。再根据Excel中的数据生成示意图:上图中的数据是在雷达管制状态下产生的，由图中转弯坡度的变化可以看出，飞行员按照标准25°的转弯坡度进行了操作，中间适当的进行了修正（坡度减小），在转弯结束前，为了准确进入下一位置，飞行员增大了转弯坡度，最大采用30°的转弯坡度，顺利完成了转弯的过程。图中数据还可以看出管制员发出转弯指令的时机是合适的，飞行员有充足的时间来控制转弯半径，从飞行员的操作习惯来看，飞行员习惯先转弯，中间修正，再继续转弯，再修正这样的一个操作过程。注意事项Excel简单易用、无需编程的特点，使得用它的人越来越多，Excel表格做为一种软件资源，在业内的交流也越来越多，随着交流、共享的增多，由此也带来一些需要引起注意的问题，具体从以下几个方面进行说明：1、尽量减少表间的耦合。在制作Excel计算表时，建议尽量减少表之间的耦合，也就是说一个计算表最好只实现一项功能，使用到的参数放置在同一页面-35-25-15-55157:34:257:34:357:34:457:34:557:35:057:35:157:35:257:35:357:35:457:35:557:36:057:36:157:36:257:36:357:36:457:36:557:37:057:37:157:37:257:37:357:37:457:37:557:38:057:38:15ROLL(deg)leftright中。因为，当某个表中的运算与其它的表格数据有着复杂的关系时，或者表中所用到的参数不在同一页面时，往往会被遗漏，造成最终计算的结果有出入。减少耦合，也是便于在交流共享时，方便使用者更好的理解相关的功能。2、做好公式的保护。在制作Excel表时，必须考虑公式的保护问题，Excel表格内容易于修改，因此公式很容易受到破坏。Excel在默认状态下，全部的数据区单元格都是表格保护的范围，在公式建立完成后，将用户输入区的单元格选中，打开“设置单元格格式”窗口，将“保护”一栏中的“锁定”选项取消，这样就完成了对输入区的解锁，之后在“审阅”工具栏中点击“保护工作表”，锁定功能将生效，表中其余部分的内容将被锁定，不能直接进行修改，但计算公式仍有效。通过这样的操作可以实现对计算公式的保护，除此以外，将用户输入区的单元格用特殊的颜色显示出来，比如用绿色背景加以区分，也能起到很好的提醒作用。3、先理解再使用。每一种计算方法都有相应的前提条件，包括所使用的公制或英制单位、导航设备类型等前提条件，应根据不同的应用条件选择不同的参数或公式，初次使用时应逐步对计算公式进行检查，核对公式的参数、内容，确认公式内容是否适用。使用前还应通过标准数据进行核对，飞行程序设计中的标准数据指得是ICAODOC8168中的样例数据，该数据具有权威性，在参数相同的情况下，如果计算结果与ICAO文件有较大出入，说明表格存在问题，运算结果不可用，只有当误差在可接受的范围内时，才可以继续使用相关表格的计算结果。4、数据精度的控制。Excel显示出的数据与实际参与运算的数据经常是不相同的，显示数据是依据设定的显示格式显示出来的数据，而实际运算是按照数据所能达到的最高精度来计算的，举例来说，数字3.1415926，按照四位小数来显示，内容是3.1416，实际参与运算的数值仍为3.1415926。在连续运算之后，比如基线转弯模版数据的计算，对最终结果会产生影响。与标准数据相比，表现为误越来越大，实际上这是参与运算的数据精度与显示的数据精度不一致造成的，在需要精确控制数据精度地方，可以用ROUND函数对计算结果进行处理，去掉多余的小数位，以确保结果与标准数据的一致性。结束语通过Excel记录工作中用到的程序设计公式及原始数据，可以达到一举数得的效果，首先是数据计算的准确性可以得到保障，避免了手工计算时可能产生的各种错误；其次，通过计算公式的积累，可以有效的提高工作效率，保证工作质量，在重复性计算以及数据复核时，可以快速的得到计算结果；数据文档的积累，对于项目复核和追溯有着非常积极的意义，特别是在最终的程序设计报告中可以较方便的引入相关的数据，增加设计报告的技术含量。