Excel在飛行程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Excel在飛行程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用西北空管局劉崇軍摘要：Excel簡(jiǎn)單易用，無需編程，是提高計(jì)算效率、保障計(jì)算質(zhì)量的有效工具，本文主要闡述了Excel的計(jì)算原理、相關(guān)概念，及常用函數(shù)，并舉例說明了飛行程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，以及注意事項(xiàng)。幫助初學(xué)者快速入門，同時(shí)對(duì)業(yè)內(nèi)Excel的應(yīng)用提出了建議。關(guān)鍵詞：Excel飛行程序設(shè)計(jì)英尺取整工作表保護(hù)前言MicrosoftExcel是微軟公司出品的Office辦公軟件中的重要成員，它的核心功能是電子表格的計(jì)算，它具有簡(jiǎn)單易用、數(shù)據(jù)精度高、運(yùn)算效率高、數(shù)據(jù)表現(xiàn)力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于需要大量數(shù)據(jù)計(jì)算的工作領(lǐng)域。飛行程序設(shè)計(jì)是機(jī)場(chǎng)建設(shè)的一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容，從設(shè)計(jì)的各個(gè)階段來看，它具有設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量大、計(jì)算復(fù)雜、精度要求高的特點(diǎn)，在程序設(shè)計(jì)過程中需要重復(fù)產(chǎn)生大量的計(jì)算數(shù)據(jù)，在審核過程中又需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的復(fù)核，因此，數(shù)據(jù)計(jì)算的工作量相對(duì)較大。通過在飛行程序設(shè)計(jì)中引入Excel的運(yùn)算功能，將常用的計(jì)算公式保存下來，從而在連續(xù)性、重復(fù)性計(jì)算中利用Excel便捷高效的特點(diǎn)，可以充分提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，減少人為因素的影響，提高工作效率，從而對(duì)飛行程序設(shè)計(jì)工作發(fā)揮積極的促進(jìn)作用。Excel基礎(chǔ)知識(shí)以Excel2007版為例，Excel軟件界面主要由如下圖所示的三部分組成，A區(qū)主要為菜單和工具欄，B區(qū)為計(jì)算公式的填寫、顯示區(qū)，C區(qū)為數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)中的每一個(gè)格子（單元格）都可以用一個(gè)“地址”來表示，圖中數(shù)據(jù)區(qū)左上角第一個(gè)數(shù)據(jù)框的“地址”就是A1，該地址是由列標(biāo)“A”和行標(biāo)“1”共同組成，在Excel公式計(jì)算中可以直接用A1來表示該地址中的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)區(qū)的單元格中輸入等號(hào)，通過“地址”引用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，這樣的過程稱為公式輸入。例如，先點(diǎn)擊C1單元格，在其中輸入“=A1+B1”（不含雙引號(hào)，大小寫均可），敲入回車鍵確定后，在C1單元格中會(huì)顯示出A1加B1的結(jié)果。如下圖所示：上述過程完整的建立了一個(gè)加法公式，之后改變A1或B1中的數(shù)字，C1中的結(jié)果會(huì)隨之自動(dòng)改變，這體現(xiàn)了公式可重復(fù)使用的特點(diǎn)。鼠標(biāo)移動(dòng)到C1單元格右下角，當(dāng)鼠標(biāo)顯示為如上圖的黑十字圖標(biāo)時(shí)，按下鼠標(biāo)向下拖動(dòng)，虛線框覆蓋到的區(qū)域，都將會(huì)自動(dòng)添加與C1類似的公式，所不同的是公式中的行標(biāo)會(huì)自動(dòng)的替換，如C4行的公式為“=A4+B4”，這樣的操作稱為公式復(fù)制，該功能在大數(shù)據(jù)量計(jì)算的場(chǎng)合非常的實(shí)用。通過鼠標(biāo)進(jìn)行公式復(fù)制時(shí)，Excel會(huì)根據(jù)操作方向自動(dòng)替換公式中引用的“地址”，比如在第二行將A1，替換為A2，這樣的地址表示方式稱為相對(duì)引用。當(dāng)需要固定引用某處的數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)該地址添加“$”符號(hào)，形式如$A$1，在進(jìn)行自動(dòng)化的公式替換時(shí)，會(huì)保留對(duì)該地址的引用，這樣的引用形式稱為絕對(duì)引用。舉例來說，我們?cè)贑3單元格中建立這樣一個(gè)公式：=A1+B1+$G$1，在G1中輸入一個(gè)數(shù)據(jù)，按照之前的鼠標(biāo)操作復(fù)制公式到C5，可以看到對(duì)于G1的引用始終沒有變化，這就是絕對(duì)引用的效果。可以看出Excel中的公式建立非常的容易，而Excel內(nèi)置的函數(shù)則將它的計(jì)算功能發(fā)揮到了極致，Excel中包含了大量函數(shù)功能，在程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到以下的函數(shù)：取整函數(shù)：向上取整roundup(),四舍五入round()；三角函數(shù)：正弦sin(),余弦cos(),正切tan(),反正切atan(),角度弧度轉(zhuǎn)換radians()，圓周率PI()；指數(shù)型函數(shù)：乘冪power(),平方根sqrt()；邏輯運(yùn)算：條件判斷IF（），大小比較：求最小值min(),求最大值max()。Excel中的函數(shù)通常包含兩部分內(nèi)容，函數(shù)名和參數(shù)。以ROUND()函數(shù)為例，該函數(shù)的作用是在指定的位置進(jìn)行四舍五入，函數(shù)的形式如下：ROUND(number,num_digits)括號(hào)外ROUND是函數(shù)的名稱，括號(hào)內(nèi)是函數(shù)執(zhí)行時(shí)所需要的參數(shù)，共有兩個(gè)，第一個(gè)參數(shù)number指得是需要進(jìn)行四舍五入的數(shù)字，第二個(gè)參數(shù)num_digits表示指定的位數(shù)，按此位數(shù)進(jìn)行四舍五入。num_digits的取值有三種情況：1、num_digits大于0，則四舍五入到指定的小數(shù)位。2、num_digits等于0，則四舍五入到最接近的整數(shù)。3、num_digits小于0，則在小數(shù)點(diǎn)左側(cè)進(jìn)行四舍五入。示例公式說明（結(jié)果）=ROUND(2.15,1)將2.15四舍五入到一個(gè)小數(shù)位(2.2)=ROUND(2.149,1)將2.149四舍五入到一個(gè)小數(shù)位(2.1)=ROUND(-1.475,2)將-1.475四舍五入到兩小數(shù)位(-1.48)=ROUND(21.5,-1)將21.5四舍五入到小數(shù)點(diǎn)左側(cè)一位(20)通過ROUND函數(shù)可以看出，函數(shù)的參數(shù)決定了函數(shù)的作用效果，不同的參數(shù)會(huì)帶來不同的結(jié)果，靈活的設(shè)置參數(shù)，可以有效的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，提高運(yùn)算效率。需要注意的是Excel三角函數(shù)的參數(shù)采用弧度制為單位，因此在使用時(shí)，通常需要先將角度轉(zhuǎn)換成弧度。有兩種方式實(shí)現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)換：1、公式計(jì)算的方式，如：=SIN(30*PI()/180)2、使用弧度轉(zhuǎn)換函數(shù)，如：=SIN(RADIANS(30))上面兩種公式都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算30°角的正弦值的功能，二者的運(yùn)算效果是相同的。不同的函數(shù)可以用來實(shí)現(xiàn)相同的功能，例如：=POWER(4,0.5)與=SQRT(4)效果一樣，都是求出了4的平方根值，可以看出POWER函數(shù)的功能要更強(qiáng)大一些，SQRT函數(shù)則更直觀一些。飛行程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用舉例1、指示空速換算成真空速。將指示空速換算成真空速時(shí)，需要通過換算因子來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，該因子與溫度、高度因素有關(guān)，米制單位的計(jì)算公式如下：TAS=式中：VAR=相對(duì)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣（ISA）溫度的差別，單位℃，H=高度，單位m。在Excel表中，將IAS、VAR、H三個(gè)數(shù)據(jù)分別放置到B1，B2，B3三個(gè)位置，在B4輸入Excel的公式：=B1*171233*SQRT(288+B2-0.006496*B3)/POWER(288-0.006496*B3,2.628)計(jì)算結(jié)果如下圖所示：通過標(biāo)準(zhǔn)公式與Excel公式的比較，可以發(fā)現(xiàn)，除了數(shù)據(jù)引用的形式和冪函數(shù)的表示形式有差別之外，公式的書寫順序和格式是基本相同的。2、轉(zhuǎn)彎半徑的計(jì)算。在計(jì)算轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，需要先對(duì)轉(zhuǎn)彎率進(jìn)行確認(rèn)，轉(zhuǎn)彎率最大取3°/s，也就是說當(dāng)轉(zhuǎn)彎率大于3°/s時(shí)，按3°/s來進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)彎率的計(jì)算公式為：R=(6355tanα)/(π?V)V是以km/h為單位的TAS轉(zhuǎn)彎半徑的計(jì)算公式為：r=V/(20?π?R)對(duì)轉(zhuǎn)彎率進(jìn)行控制有兩種算法，一種是用IF函數(shù)來判斷，當(dāng)轉(zhuǎn)彎率大于3°/s時(shí)，按3°/s來計(jì)算；第二種算法是在實(shí)際的轉(zhuǎn)彎率與3°/s之間取較小值，通過min（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，假設(shè)TAS的數(shù)據(jù)在B3，轉(zhuǎn)彎率的計(jì)算結(jié)果在B4，轉(zhuǎn)彎半徑的Excel公式可以用如下兩種方式來表示：算法一：=IF(B4>算法二：＝3、英尺取整換算。根據(jù)民航局飛標(biāo)司的最新要求，特種航圖中使用的英尺，在不同的位置需要按照不同的取整規(guī)則進(jìn)行取整。主要的規(guī)則有一英尺向上取整，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函數(shù)來表示這四種規(guī)則，則函數(shù)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)百英尺四舍五入將上述四種規(guī)則橫向放置到Excel表格中，表格第一列填入表示米制的數(shù)據(jù)，通過Excel的公式復(fù)制功能，可以很容易的得到一張米到英尺的換算表，效果如下圖所示：以第五行為例，C5的公式為=ROUNDUP(B5,0)D5的公式為=ROUNDUP(B5,-1)E5的公式為=ROUND(B5,-1)F5的公式為=ROUND(B5,-2)4、飛行轉(zhuǎn)彎坡度的實(shí)時(shí)記錄。Excel具有非常豐富的圖表顯示功能，通過圖表來顯示數(shù)據(jù)，可以起到一目了然的作用，以下是一段來自飛行記錄儀中的數(shù)據(jù)記錄。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，我們可以將數(shù)據(jù)放入到Excel中。再根據(jù)Excel中的數(shù)據(jù)生成示意圖:上圖中的數(shù)據(jù)是在雷達(dá)管制狀態(tài)下產(chǎn)生的，由圖中轉(zhuǎn)彎坡度的變化可以看出，飛行員按照標(biāo)準(zhǔn)25°的轉(zhuǎn)彎坡度進(jìn)行了操作，中間適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行了修正（坡度減?。谵D(zhuǎn)彎結(jié)束前，為了準(zhǔn)確進(jìn)入下一位置，飛行員增大了轉(zhuǎn)彎坡度，最大采用30°的轉(zhuǎn)彎坡度，順利完成了轉(zhuǎn)彎的過程。圖中數(shù)據(jù)還可以看出管制員發(fā)出轉(zhuǎn)彎指令的時(shí)機(jī)是合適的，飛行員有充足的時(shí)間來控制轉(zhuǎn)彎半徑，從飛行員的操作習(xí)慣來看，飛行員習(xí)慣先轉(zhuǎn)彎，中間修正，再繼續(xù)轉(zhuǎn)彎，再修正這樣的一個(gè)操作過程。注意事項(xiàng)Excel簡(jiǎn)單易用、無需編程的特點(diǎn)，使得用它的人越來越多，Excel表格做為一種軟件資源，在業(yè)內(nèi)的交流也越來越多，隨著交流、共享的增多，由此也帶來一些需要引起注意的問題，具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行說明：1、盡量減少表間的耦合。在制作Excel計(jì)算表時(shí)，建議盡量減少表之間的耦合，也就是說一個(gè)計(jì)算表最好只實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)功能，使用到的參數(shù)放置在同一頁面中。因?yàn)?，?dāng)某個(gè)表中的運(yùn)算與其它的表格數(shù)據(jù)有著復(fù)雜的關(guān)系時(shí)，或者表中所用到的參數(shù)不在同一頁面時(shí)，往往會(huì)被遺漏，造成最終計(jì)算的結(jié)果有出入。減少耦合，也是便于在交流共享時(shí)，方便使用者更好的理解相關(guān)的功能。2、做好公式的保護(hù)。在制作Excel表時(shí)，必須考慮公式的保護(hù)問題，Excel表格內(nèi)容易于修改，因此公式很容易受到破壞。Excel在默認(rèn)狀態(tài)下，全部的數(shù)據(jù)區(qū)單元格都是表格保護(hù)的范圍，在公式建立完成后，將用戶輸入?yún)^(qū)的單元格選中，打開“設(shè)置單元格格式”窗口，將“保護(hù)”一欄中的“鎖定”選項(xiàng)取消，這樣就完成了對(duì)輸入?yún)^(qū)的解鎖，之后在“審閱”工具欄中點(diǎn)擊“保護(hù)工作表”，鎖定功能將生效，表中其余部分的內(nèi)容將被鎖定，不能直接進(jìn)行修改，但計(jì)算公式仍有效。通過這樣的操作可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算公式的保護(hù)，除此以外，將用戶輸入?yún)^(qū)的單元格用特殊的顏色顯示出來，比如用綠色背景加以區(qū)分，也能起到很好的提醒作用。3、先理解再使用。每一種計(jì)算方法都有相應(yīng)的前提條件，包括所使用的公制或英制單位、導(dǎo)航設(shè)備類型等前提條件，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用條件選擇不同的參數(shù)或公式，初次使用時(shí)應(yīng)逐步對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行檢查，核對(duì)公式的參數(shù)、內(nèi)容，確認(rèn)公式內(nèi)容是否適用。使用前還應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，飛行程序設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)指得是ICAODOC8168中的樣例數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有權(quán)威性，在參數(shù)相同的情況下，如果計(jì)算結(jié)果與ICAO文件有較大出入，說明表格存在問題，運(yùn)算結(jié)果不可用，只有當(dāng)誤差在可接受的范圍內(nèi)時(shí)，才可以繼續(xù)使用相關(guān)表格的計(jì)算結(jié)果。4、數(shù)據(jù)精度的控制。Excel顯示出的數(shù)據(jù)與實(shí)際參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)經(jīng)常是不相同的，顯示數(shù)據(jù)是依據(jù)設(shè)定的顯示格式顯示出來的數(shù)據(jù)，而實(shí)際運(yùn)算是按照數(shù)據(jù)所能達(dá)到的最高精度來計(jì)算的，舉例來說，數(shù)字3.1415926，按照四位小數(shù)來顯示，內(nèi)容是3.1416，實(shí)際參與運(yùn)算的數(shù)值仍為3.1415926。在連續(xù)運(yùn)算之后，比如基線轉(zhuǎn)彎模版數(shù)據(jù)的計(jì)算，對(duì)最終結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響。與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，表現(xiàn)為誤越來越大，實(shí)際上這是參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)精度與顯示的數(shù)據(jù)精度不一致造成的，在需要精確控制數(shù)據(jù)精度地方，可以