專利名稱：飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行數(shù)據(jù)的處理方法，特別是一種飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，航空運輸量不斷增長，使現(xiàn)有空中交通管理體制和技術(shù)難以滿足發(fā)展需求。為了促進空中交通的持續(xù)發(fā)展，迫切需要科學(xué)細致分析現(xiàn)行空域運行狀況，甄別空中交通發(fā)展瓶頸所在，進而改善已有管理體制，引入新的空中交通運行新概念和新技術(shù)。然而，空中交通運行新概念和新技術(shù)的引入必然會對現(xiàn)有空域產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。無論是對已有空域的運行分析還是對新概念、新技術(shù)引入之后空域運行的仿真評估，都必須基于盡可能準確、可靠、能重現(xiàn)真實空中交通運行狀況的航班數(shù)據(jù)。
目前，雖然部分區(qū)域管制中心的雷達自動化系統(tǒng)能夠記錄各自空域的運行情況，但仍有部分區(qū)域管制中心采用程序管制方式，需要依靠手工采集的方式獲取運行情況。這樣，將各地區(qū)的飛行運行l(wèi)t據(jù)匯總成飛行流樣本數(shù)據(jù)時，由于各地區(qū)的飛行運行數(shù)據(jù)來源不一，格式異構(gòu)，因此極大地影響了飛行流樣本數(shù)據(jù)的準確性，既有信息冗余造成的信息誤差，又有信息丟失造成的信息失真，難以真實地反映空中交通運行狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，獲得的飛行流樣本數(shù)據(jù)準確性高、航跡精度高，可以真實地反映空中交通運行狀況。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，包
6括
步驟1、將各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成匯總數(shù)據(jù)文件；
步驟2、判斷所述匯總數(shù)據(jù)文件中是否還有航班數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟6;
步驟3、根據(jù)航班標識從所述匯總數(shù)據(jù)文件中提取屬于同一航班的數(shù)據(jù)，形成一個航班數(shù)據(jù)集合；
步驟4、根據(jù)所述航班數(shù)據(jù)集合中各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息，對航班數(shù)據(jù)集合中的重復(fù)航路點進行歸一化處理；
步驟5、對所述航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列，對所述航路點序列進行提高航跡精度的重采樣處理，執(zhí)行步驟2;
步驟6、輸出作為飛行流樣本數(shù)據(jù)的數(shù)個航路點序列。
所述步驟1包括
步驟ll、讀取并保存各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)；
步驟12、判斷是否還有未處理的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟13，否則執(zhí)行步驟14;
步驟13、 4是取一個地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，將所述區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成文件格式統(tǒng)一、信息完整的區(qū)域飛行文件，執(zhí)行步驟12;
步驟14、將所有區(qū)域飛行文件合并成匯總數(shù)據(jù)文件。
所述步驟13包括 -提取一個地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，對區(qū)域飛行數(shù)據(jù)進行一致性處理、完整性處理和合并處理。
所述步驟4包括
步驟41、從所述航班數(shù)據(jù)集合中提取各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息；
步驟42、判斷是否還有重復(fù)航路點，是則執(zhí)行步驟43，否則執(zhí)行步驟5;步驟43、選定一個重復(fù)航路點，提取所述重復(fù)舶:路點的多個時間記錄；步驟44、計算所述多個時間記錄的平均值，獲得平均時間記錄；步驟45、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間誤差，獲得重復(fù)航路點的時間取樣區(qū)間；步驟46、判斷是否還有未處理的時間記錄，是則執(zhí)行步驟47,否則執(zhí)行步驟50;
步驟47、選定一個時間記錄；
步驟48、判斷所述時間記錄是否位于所述時間取樣區(qū)間內(nèi)，是則執(zhí)行步驟49，否則執(zhí)行步驟46;
步驟49、將所述時間記錄加入到時間取樣集合中，^丸行步驟46;
步驟50、計算所述時間取樣集合中所有時間記錄的平均值，作為所述重復(fù)航路點的時間信息，執(zhí)行步驟42。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，所述步驟5包括
步驟51 、對所述航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列，統(tǒng)計航路點序列中航路點的數(shù)量P;步驟52、令1=1;
步驟53、從航路點序列中提取第i個航路點和第i+l個航路點，根據(jù)第i個航路點和第i+l個航路點的位置信息計算二個航路點之間的航線距離；
步驟54、判斷所述航線距離是否大于預(yù)先設(shè)定的采樣距離，是則執(zhí)行步驟55，否則執(zhí)行步驟58;
步驟55、根據(jù)所述航線距離和采樣距離，確定第i個航路點和第i+l個航路點之間需要生成的采樣點個數(shù)Q，并依次生成Q個采樣點；
步驟56、確定Q個采樣點的位置信息、航班經(jīng)過Q個采樣點的時間信息和速度信息；
步驟57、將所述Q個采樣點添加在航路點序列中；步驟58、判斷i< (P-1)，是則執(zhí)行步驟59,否則存儲所述航路點序列，執(zhí)行步驟2。
步驟59、令i-i+l，執(zhí)行步驟53。
所述步驟53中二個航路點之間的航線距離為二個航路點之間的大圓航線距離d,且d-i xc，式中，R為地^l平均半徑，c為圓心角，且
a i / ，、 . 2「 /, 、 /， 、 . 2卩油"g、
c = 2xarctg(a,1— a) ， a = sm - +cos(to1)xcos(to2)xsm -^
V 2 J V 2 y)
式中，A/^g為二個航路點的經(jīng)度差，Ato為二個航路點的煒度差，且△/t>Mg - /owg - /cwg2A/af = /"八—to2
式中，/o吸為一個航路點的經(jīng)度，/o"&為另一個航路點的經(jīng)度，to,為一個航路點的綽度，/^為另一個航路點的綿度。
所述采樣點個數(shù)(hlNT(d/L),其中，d為二個航路點之間大圓航線距離，L為預(yù)先設(shè)定的釆樣距離，INT (x)為取整函數(shù)。
所述步驟56包括
步驟561、令第i個航路點為起始點，第i+l個航路點為終點，M=l;
步驟562、根據(jù)起始點和終點的位置信息計算起始點與終點之間的航向角；
步驟563、根據(jù)起始點的位置信息、起始點與第M個采樣點之間的距離和起始點與終點之間的航向角計算第M個采樣點的位置信息；
步驟564、根據(jù)起始點與第M個采樣點之間的距離和航班經(jīng)過起始點的速度信息獲得航班經(jīng)過第M個采樣點的時間信息，根據(jù)第M個采樣點的位置信息、終點的位置信息、航班經(jīng)過第M個采樣點的時間信息和航班經(jīng)過終點的時間信息確定航班經(jīng)過第M個釆樣點的速度信息；
步驟565、判斷M〈Q，是則執(zhí)行步驟566，否則4丸行步驟57;
步驟566、令第M個采樣點為起始點，第i+l個航路點為終點，M=M+1,執(zhí)行步驟562。
所述起始點與終點之間的航向角為
0 = arctg [sin (A/o"g) x cos (/a^),
cos (to,) x sin(/af2) — sin (to!) x cos(to2). cos(A/o"g)]
式中，e為起始點與終點之間的航向角，A/卵g為起始點與終點的經(jīng)度差，
Ato為起始點與終點的緯度差，且A,o"g-,o"g,-/o"g2， Ato = /"A-
9式中，/o"g,為起始點的經(jīng)度，/朋&為終點的經(jīng)度，to，為起始點的纟爭度，一為終點的煒度。
所述采樣點的位置信息為
<formula>formula see original document page 10</formula>
式中，""^'為采樣點的經(jīng)度，^w'為釆樣點的綿度。
本發(fā)明提出了一種飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，首先將數(shù)個區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成一個匯總數(shù)據(jù)文件，然后在匯總數(shù)據(jù)文件中提取數(shù)個航班數(shù)據(jù)集合，通過對每個航班數(shù)據(jù)集合進行歸一化處理和重采樣處理形成數(shù)個航路點序列，最后由數(shù)個航路點序列形成飛行流樣本數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過對重復(fù)航路點進行歸一化處理，有效消除了原始數(shù)據(jù)信息冗余造成的信息誤差，提高了飛行流樣本數(shù)據(jù)的準確性。本發(fā)明通過對航班數(shù)據(jù)集合進行重采樣處理，準確地獲得了同一航班相鄰航路點之間的飛行信息和軌跡信息，有效消除了原始數(shù)據(jù)信息丟失造成的信息失真，獲得了具有高航跡精度的飛行流樣本數(shù)據(jù)。因此本發(fā)明獲得的飛行流樣本數(shù)據(jù)準確性高、航跡精度高，可以真實地反映空中交通運行狀況。利用本發(fā)明能夠真實重現(xiàn)全局空域的運行狀態(tài)，有利于實現(xiàn)對全局空域使用情況、空中交通繁忙程度、飛機個體飛行行為進行戰(zhàn)略、預(yù)戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)術(shù)等不同級別的分析，有利于在引入空中交通管理新技術(shù)之后對空域運行進行仿真、評估與決策分析等處理。


圖1為本發(fā)明飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法的流程圖;圖2為本發(fā)明獲得飛行數(shù)據(jù)文件的流程圖；圖3為本發(fā)明對重復(fù)航路點進行歸一化處理的流程圖；圖4為本發(fā)明對瓶J各點序列進行重采樣處理的流程圖；圖5為本發(fā)明確定采樣點位置信息和航班經(jīng)過采樣點的時間信息和速度信息的流程圖。
具體實施例方式
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的^^支術(shù)方案喉文進一步的詳細描述。圖1為本發(fā)明飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法的流程圖，包括步驟1、將各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成匯總數(shù)據(jù)文件；步驟2、判斷所述匯總數(shù)據(jù)文件中是否還有航班數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟6;
步驟3、根據(jù)航班標識從所述匯總數(shù)據(jù)文件中提取屬于同一航班的數(shù)據(jù)，形成一個航班數(shù)據(jù)集合；
步驟4、根據(jù)所述航班數(shù)據(jù)集合中各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息，對航班數(shù)據(jù)集合中的重復(fù)航路點進行歸一化處理；
步驟5、對所述航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列，對所述航路點序列進行提高航跡精度的重采樣處理，執(zhí)行步驟2;
步驟6 、輸出作為飛行流樣本數(shù)據(jù)的數(shù)個航路點序列。
本發(fā)明提供了 一種將各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成飛行流樣本數(shù)據(jù)的技術(shù)方案，首先將數(shù)個區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成一個匯總數(shù)據(jù)文件，然后在匯總數(shù)據(jù)文件中提取數(shù)個航班數(shù)據(jù)集合，通過對每個航班數(shù)據(jù)集合進行歸一化處理和重采樣處理形成數(shù)個航路點序列，最后將數(shù)個航路點序列作為數(shù)據(jù)準確性高、航跡精度高、可以真實反映空中交通運行狀況的飛行流樣本數(shù)據(jù)。
圖2為本發(fā)明獲得飛行數(shù)據(jù)文件的流程圖。在圖1所示技術(shù)方案中，步驟1包括
步驟11 、讀取并保存各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)；
ii步驟12、判斷是否還有未處理的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟13，否則執(zhí)行步驟14;
步驟13、 ^是:取一個地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，將所述區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成文件格式統(tǒng)一、信息完整的區(qū)域飛行文件，執(zhí)行步驟12;
步驟14、將所有區(qū)域飛行文件合并成匯總數(shù)據(jù)文件。
通常，各地區(qū)管理中心均可以采集當?shù)乜沼虻倪\行數(shù)據(jù)，并可以形成區(qū)域飛行數(shù)據(jù)。在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明步驟1首先讀取并保存來自各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，然后分別對每個區(qū)域飛行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理包括提取一個地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，對區(qū)域飛行教:據(jù)進行一致性處理、完整性處理和合并處理。由于來自各地區(qū)的飛行運行數(shù)據(jù)來源不一，格式異構(gòu)，因此本發(fā)明 一致性處理是將區(qū)域飛行數(shù)據(jù)的文件格式統(tǒng)一成標準文件格式，即將各種格式的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)導(dǎo)入具有標準文件格式的區(qū)域飛行文件中。同時，由于各區(qū)域飛行數(shù)據(jù)的內(nèi)容有所不同，因此本發(fā)明完整性處理是將具有標準文件格式的區(qū)域飛行文件進行缺失信息補充和內(nèi)容更正。例如，將區(qū)域飛行文件中的缺失信息用"null"表示，并同時截掉每一行數(shù)據(jù)末尾的"，"或空格等無用信息。對數(shù)據(jù)日期、航班基本信息和航班經(jīng)過的航路點信息進行檢查和更正，其中航班基本信息包括航班呼號、航班注冊號、起飛落地機場和平均速度等，航班經(jīng)過的航路點信息包括各航路點的名稱信息、航路點的位置信息、航班經(jīng)過航路點的時間信息、航班經(jīng)過航路點的速度信息、航班經(jīng)過航路點的高度信息以及航班經(jīng)過航路點的所屬航路等。各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)經(jīng)過一致性處理和完整性處理后，即形成文件格式統(tǒng)一、信息完整的區(qū)域飛行文件。最后將各獨立的區(qū)域飛行文件合并，形成匯總數(shù)據(jù)文件。
本發(fā)明步驟3中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的航班標識遍歷匯總數(shù)據(jù)文件，從匯總數(shù)據(jù)文件中提取屬于同一航班的數(shù)據(jù)，并由該同一航班的數(shù)據(jù)形成一個航班數(shù)據(jù)集合。其中，航班標識具有標識航班的唯一性。實際應(yīng)用中，航班標識可以是航班日期和航班呼號。受各地區(qū)數(shù)據(jù)采集條件和手段的限制(如雷達覆蓋范圍不同或數(shù)據(jù)手工錄入的誤差)，使得由匯總數(shù)據(jù)文件提取的航班數(shù)據(jù)集合中存在同一航路點信息重復(fù)記錄情況，如航班經(jīng)過同一航路點的時間記錄有多個，本發(fā)明將該航路點稱之為重復(fù)航路點。因此，本發(fā)明步驟4是對航班數(shù)據(jù)集合中的重復(fù)航路點進行歸 一化處理的流程。
圖3為本發(fā)明對重復(fù)航路點進行歸一化處理的流程圖。在圖1所示技術(shù)
方案中，步驟4包括
步驟41、從所述航班數(shù)據(jù)集合中提取各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息；
步驟42、判斷是否還有重復(fù)航路點，是則執(zhí)行步驟43,否則執(zhí)行步驟5;步驟43、選定一個重復(fù)航路點，提取所述重復(fù)航路點的多個時間記錄；步驟44、計算所述多個時間記錄的平均值，獲得平均時間記錄；步驟45、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間誤差，獲得重復(fù)航路點的時間取樣區(qū)間；步驟46、判斷是否還有未處理的時間記錄，是則執(zhí)行步驟47，否則執(zhí)行步驟50;
步驟47、選定一個時間記錄；步驟48、判斷所述時間記錄是否位于所述時間取樣區(qū)間內(nèi)，是則執(zhí)行步驟49，否則執(zhí)行步驟46;
步驟49、將所述時間記錄加入到時間取樣集合中，執(zhí)行步驟46;步驟50、計算所述時間取樣集合中所有時間記錄的平均值，作為所述重復(fù)航路點的時間信息，執(zhí)行步驟42。
圖3所示對重復(fù)^元路點進行歸一化處理中，首先從航班數(shù)據(jù)集合中提取各航路點的信息和航班經(jīng)過各航路點的信息，對于歸一化處理，提取的航路點的信息至少包括航路點的名稱信息，航班經(jīng)過各航路點的信息至少包括航班經(jīng)過各航路點的時間信息。實際上，航班數(shù)據(jù)集合中還記錄有航班的基本信息，例如航班日期、航班呼號、航班機型、起飛機場、落地機場和航班注冊號等，航路點的信息還包括航路點的位置信息，航班經(jīng)過各航路點的信息 還包括航班經(jīng)過航路點的速度信息、航班經(jīng)過航路點的高度信息以及航班經(jīng) 過航路點的所屬航路等。
提取航班經(jīng)過各航路點的時間信息后，如果一個航路點對應(yīng)有多個航班 經(jīng)過該航路點的時間信息，即說明航班數(shù)據(jù)集合中存在重復(fù)航路點。如果航 班數(shù)據(jù)集合中存在多個重復(fù)航路點，則依次對每個重復(fù)航路點進行歸 一化處 理。在處理一個重復(fù)航路點時，首先提取該重復(fù)航路點的多個時間記錄，如
Tl、 T2……頂，計算多個時間記錄的平均值，獲得平均時間記錄Tav， Tav= (T1+T2+……+TN) /N,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間誤差Z1T即可獲得重復(fù)航路點的 時間取樣區(qū)間，時間取樣區(qū)間為[TfzH， TAV+」T]，之后依次判斷每個時間 記錄，當時間記錄位于時間取樣區(qū)間之內(nèi)時，將該時間記錄力口入到時間取樣 集合中，當時間記錄位于時間取樣區(qū)間之外時，將該時間記錄舍棄；當判斷 完所有的時間記錄后，對時間取樣集合中所有的時間記錄取平均值，并將該 平均值作為此重復(fù)航路點實際的時間信息。由此可見，本發(fā)明提供了一種對 重復(fù)航路點進行歸 一化處理獲得實際時間信息的技術(shù)方案，通過對重復(fù)航路 點進行歸一化處理，有效消除了原始數(shù)據(jù)信息冗余造成的信息誤差，提高了 飛行流樣本數(shù)據(jù)的準確性。
本發(fā)明步驟5中，首先對航班數(shù)據(jù)集合中的各航路點進行時間排序，獲 得航路點序列。該4元路點序列中，各航路點的次序是依照航班經(jīng)過各航路點 的時間排列的，也就是說，該航路點序列代表了航班的航跡。同樣受各地區(qū) 數(shù)據(jù)采集條件和手段的限制，使得航路點序列中的航路點存在不連續(xù)情況， 如二個相鄰的航路點之間距離較大，這種情況將在一定程度上影響航路點 序列所反映航跡的精度。為此，本發(fā)明步驟5提供了一種對航班數(shù)據(jù)集合進 行重采樣處理獲得高航跡精度的技術(shù)方案。
圖4為本發(fā)明對舶J各點序列進行重采樣處理的流程圖。在圖1所示技術(shù) 方案中，步驟5包括
14步驟51 、對所述航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列，
統(tǒng)計航路點序列中航路點的數(shù)量P; 步驟52、令i=l;
步驟53、從航路點序列中提取第i個航路點和第i+l個航路點，根據(jù)第 i個航路點和第i+l個航路點的位置信息計算二個航路點之間的航線距離；
步驟54、判斷所述航線距離是否大于預(yù)先設(shè)定的采樣距離，是則執(zhí)行步 驟55,否則執(zhí)行步驟58;
步驟55、根據(jù)所述航線距離和采樣距離，確定第i個航路點和第i+l個 航路點之間需要生成的采樣點個數(shù)Q,并依次生成Q個采樣點；
步驟56、確定Q個采樣點的位置信息、航班經(jīng)過Q個采樣點的時間信息 和速度信息；
步驟57、將所述Q個采樣點添加在航路點序列中； 步驟58、判斷i< (P-l)，是則執(zhí)行步驟59,否則存儲所述航路點序 列，執(zhí)行步驟2。
步驟59、令i^+l，執(zhí)行步驟53。
圖4所示對航班數(shù)據(jù)集合進行重采樣處理中，首先對航班數(shù)據(jù)集合中的 航路點進行時間排序獲得航路點序列，獲得航路點序列中每個航路點的位置 信息、航班經(jīng)過每個航路點的時間信息和航班經(jīng)過每個航路點的速度信息， 同時對航路點序列中航路點的數(shù)量進行統(tǒng)計，得到航路點的數(shù)量P。然后， 提取第一個航路點和第二個航路點，根據(jù)二個航路點的位置信息計算二個航 路點之間的航線距離，判斷該航線距離是否大于預(yù)先設(shè)定的采樣距離。如果 航線距離小于采樣距離，說明該二個航路點之間距離較小，可以保證航路點 序列反映航跡的精度，則再提取第二個航路點和第三個航路點進行判斷。如 果航線距離大于采樣距離，說明該二個航路點之間距離較大，會降低航路點 序列反映航跡的精度，則執(zhí)行在該二個航路點之間設(shè)置采樣點的流程。設(shè)置 采樣點的流程中，首先根據(jù)航線距離和采樣距離的關(guān)系確定第1個航路點與
15第2個航路點之間需要生成的采樣點個數(shù)Q,并依次生成Q個采樣點。本發(fā) 明中，設(shè)置采樣點個數(shù)Q-INT(d/L),其中，d為第1個航路點與第2個航路 點之間大圓航線距離，L為預(yù)先設(shè)定的采樣距離，INT (x)為取整函數(shù)，即 在與第1個航路點相距采樣距離L的位置設(shè)置第一個采樣點，與第一個采樣 點相距采樣距離L的位置設(shè)置第二個采樣點，依次類推，最后一個采樣點與 第2個航路點之間的距離將小于或等于釆樣距離L。確定了 Q個采樣點后， 即可根據(jù)第1個航路點和第2個航路點的相關(guān)信息確定Q個采樣點的位置信 息、航班經(jīng)過Q個采樣點的時間信息和速度信息。之后將Q個采樣點添加在 航路點序列中，形成經(jīng)過重采樣處理的航路點序列。最后，在處理完第P-1 個航路點和第P個航路點后，存儲經(jīng)過重采樣處理的航路點序列，完成該航 班數(shù)據(jù)集合的處理。
圖4所示方案中，航路點的位置信息用航路點的經(jīng)度和煒度表示，航線 距離為大圓航線距離，二個航路點之間的大圓航線距離d為
式中，R為地球平均半徑(6371Km) ， c為圓心角，圓心角c為
， i / 1 、. 2「 "、"、 . 2f A/o"g、 c = 2xarctg(a,l —<3) ， o = sin -| +cos(/a"xcos(to2) xsinz -^
、2」 、2 j
式中，A/o"g為二個航路點的經(jīng)度差，Ato為二個航路點的煒度差，且
式中，/o"g,為第一個航路點的經(jīng)度，/o"&為第二個航路點的經(jīng)度，to,為
第 一個航路點的綿度，to2為第二個航路點的煒度。
圖5為本發(fā)明確定采樣點位置信息和航班經(jīng)過采樣點的時間信息和速度 信息的流程圖。在圖4所示技術(shù)方案中，步驟56包括
步驟561、令第i個航路點為起始點，第i+l個航路點為終點，M=l;
步驟562、根據(jù)起始點和終點的位置信息計算起始點與終點之間的航向角；
步驟563、根據(jù)起始點的位置信息、起始點與第M個采樣點之間的距離 和起始點與終點之間的航向角計算第M個采樣點的位置信息；步驟564、根據(jù)起始點與第M個釆樣點之間的距離和航班經(jīng)過起始點的 速度信息獲得航班經(jīng)過第M個采樣點的時間信息，根據(jù)第M個采樣點的位置 信息、終點的位置信息、航班經(jīng)過第M個采樣點的時間信息和4元班經(jīng)過終點 的時間信息確定航班經(jīng)過第M個釆樣點的速度信息；
步驟565、判斷M〈Q,是則執(zhí)行步驟566,否則執(zhí)4亍步驟57;
步驟566、令第M個采樣點為起始點，第i+l個航路點為終點，M=M+1， 執(zhí)行步驟562。
圖5所示確定采樣點位置信息和航班經(jīng)過采樣點的時間信息和速度信息 的流程中，本發(fā)明首先通過前一個航路點與后一個航路點的位置信息確定二 個航路點之間的航向角，然后根據(jù)前一個航路點的位置信息、前一個航路點 與采樣點之間的距離、前一個航路點與后一個航路點之間的航向角確定采樣 點的位置信息(采樣點的經(jīng)度和煒度)。在確定了采樣點的位置信息后，根 據(jù)航班經(jīng)過前一個航路點的速度信息和前一個航路點與采樣點之間的距離確 定航班經(jīng)過采樣點的時間信息，根據(jù)采樣點的位置信息、^t班經(jīng)過釆樣點的 時間信息、后一個航路點的位置信息和航班經(jīng)過后一個航路點的時間信息獲 得航班經(jīng)過采樣點的速度信息。
下面仍以第一個航路點和第二個航路點之間設(shè)置Q個采樣點為例進行說
明。當M-l時，即對于第一個采樣點，其前一個航路點為第一個航路點，其
后一個航路點為第二個航路點，則第一個航路點為起始點，第二個航路點為
終點。根據(jù)起始點和終點的位置信息計算起始點與終點之間的航向角6，計
算公式為
P = arctg [sin (A/owg) x cos (/a/2),
c。s(/"f)) x sin(/a/12) - sin (to,) x cos(to2) cos(A/cmg)]
式中，A/o"g為起始點與終點的經(jīng)度差，A/"f為起始點與終點的煒度差， 且.A/owg = /ow^ - /o g2A/"f = /"/\ — /a/^
式中，/o"g,為起始點(即第 一個航路點)的經(jīng)度，/0唯2為終點(即第二個航路點)的經(jīng)度，—為起始點的綿度，/"^為終點的綿度。
根據(jù)起始點的位置信息(第一個航路點的經(jīng)度/卵&和第一個航路點的纟韋 度to,)、起始點與第一個釆樣點之間的距離(本實施例中設(shè)定為采樣距離L)、
起始點與終點之間的航向角e計算第一個采樣點的位置信息，即計算第一個
采樣點的經(jīng)度/o"^,和第一個采樣點的緯度tow ，計算公式為
由于第一個航路點與第一個采樣點之間的距離為已知數(shù)(本實施例中設(shè) 定為采樣距離L)，因此根據(jù)航班經(jīng)過起始點的時間信息和速度信息即可獲 得航班經(jīng)過第一個采樣點的時間信息。具體過程為假設(shè)航班經(jīng)過第一個航 路點的時間為L,航班經(jīng)過第一個航路點的速度為Vi，第一個航路點與第一 個采樣點之間的距離為采樣距離L,則航班經(jīng)過第一個航路點與第一個采樣 點的時間差Jt-L/V,，因此#>班經(jīng)過第一個采樣點的時間tM1=t,+」t。
在確定了航班經(jīng)過第一個采樣點的時間信息后，根據(jù)第一個采樣點的位 置信息、航班經(jīng)過第一個采樣點的時間信息、第二個航路點的位置信息和航 班經(jīng)過第二個航路點的時間信息即可獲得航班經(jīng)過第 一個采樣點的速度信 息。具體過程為首先根據(jù)航班經(jīng)過第一個采樣點的時間信息W和航班經(jīng)過 第二個航路點的時間信息t2計算二者之間的時間差」U,根據(jù)第一個釆樣點 的位置信息和第二個航路點的位置信息計算二者之間的距離LM1,根據(jù)距離LM1 和時間差ZItw計算航班的飛行速度VM, VM1= LM/ZltM1,將航班的飛行速度Vvn 作為航班經(jīng)過第一個采樣點的速度信息。
通過上述過程即可確定在第 一個航路點與第二個航路點之間設(shè)置的第一 個采樣點的位置信息、航班經(jīng)過第一個采樣點的時間信息和速度信息。之后令M-2，即對于第二個采樣點，其前一個航路點為前面確定的第一個采樣點， 其后一個航路點為第二個航路點，則第一個采樣點為起始點，第二個航路點 為終點，來確定第一個航路點與第二個航路點之間第二個采樣點的相關(guān)信息。 依次類推，即可依次確定第一個航路點與第二個航路點之間設(shè)置的Q個采樣 點的相關(guān)信息。進一步地，結(jié)合圖4所示方案，確定Q個采樣點的相關(guān)信息 后，將Q個采樣點添加在航路點序列中。完成第一個航路點與第二個航路點 之間采樣點的確定后，采用相同的方法處理第二個航路點與第三個航路點， 直到處理完航路點序列中所有的航路點。之后，存儲重采樣處理的航路點序 列，完成本發(fā)明對一個航班數(shù)據(jù)集合的處理。 一個航班數(shù)據(jù)集合處理完成后， 重復(fù)執(zhí)行步驟2 步驟5，直到處理完匯總數(shù)據(jù)文件中所有的航班數(shù)據(jù)，得到 數(shù)個經(jīng)過歸一化處理和重采樣處理的航路點序列，最后，輸出數(shù)個航路點序 列作為飛行流樣本數(shù)據(jù)，完成本發(fā)明獲取飛行流樣本數(shù)據(jù)的處理流程。本發(fā) 明通過對航班數(shù)據(jù)集合進行重采樣處理，準確地獲得了同一航班相鄰航路點 之間的飛行信息和軌跡信息，有效消除了原始數(shù)據(jù)信息丟失造成的信息失真， 獲得了具有高航跡精度的飛行流樣本數(shù)據(jù)。因此本發(fā)明獲得的飛行流樣本數(shù) 據(jù)準確性高、航跡精度高，可以真實地反映空中交通運行狀況。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟 可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀 取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述 的存儲介質(zhì)包括R0M、 RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當 理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技 術(shù)方案的精神和范圍。
19
權(quán)利要求
1. 一種飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，包括步驟1、將各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成匯總數(shù)據(jù)文件；步驟2、判斷所述匯總數(shù)據(jù)文件中是否還有航班數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟6；步驟3、根據(jù)航班標識從所述匯總數(shù)據(jù)文件中提取屬于同一航班的數(shù)據(jù)，形成一個航班數(shù)據(jù)集合；步驟4、根據(jù)所述航班數(shù)據(jù)集合中各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息，對航班數(shù)據(jù)集合中的重復(fù)航路點進行歸一化處理；步驟5、對所述航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列，對所述航路點序列進行提高航跡精度的重采樣處理，執(zhí)行步驟2；步驟6、輸出作為飛行流樣本數(shù)據(jù)的數(shù)個航路點序列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述步驟1包括步驟ll、讀取并保存各地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)；步驟12、判斷是否還有未處理的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟13，否則 執(zhí)行步驟14;步驟13、提取一個地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，將所述區(qū)域飛行數(shù)據(jù)處理成文 件格式統(tǒng)一、信息完整的區(qū)域飛行文件，執(zhí)行步驟12; 步驟14、將所有區(qū)域飛行文件合并成匯總數(shù)據(jù)文件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述步驟13包括提取一個地區(qū)的區(qū)域飛行數(shù)據(jù)，對區(qū)域飛行數(shù)據(jù)進行一致性 處理、完整性處理和合并處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述步驟4包括步驟41、從所述航班數(shù)據(jù)集合中提取各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息；步驟42、判斷是否還有重復(fù)航路點，是則執(zhí)行步驟43,否則執(zhí)行步驟5;步驟43、選定一個重復(fù)航路點，提取所述重復(fù)航路點的多個時間記錄；步驟44、計算所述多個時間記錄的平均值，獲得平均時間記錄；步驟45、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間誤差，獲得重復(fù)航路點的時間取樣區(qū)間；步驟46、判斷是否還有未處理的時間記錄，是則執(zhí)行步驟47,否則執(zhí)行 步驟50;步驟47、選定一個時間記錄； 步驟48、判斷所述時間記錄是否位于所述時間取樣區(qū)間內(nèi)，是則執(zhí)行步 驟49,否則執(zhí)行步驟46;步驟49、將所述時間記錄加入到時間取樣集合中，執(zhí)行步驟46;步驟50、計算所述時間取樣集合中所有時間記錄的平均值，作為所述重 復(fù)航路點的時間信息，執(zhí)行步驟42。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一權(quán)利要求所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方 法，其特征在于，所述步驟5包括步驟51 、對所述航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列， 統(tǒng)計航路點序列中航路點的數(shù)量P;步驟52、令i=l;步驟53、從航路點序列中提取第i個航路點和第i+l個航路點，根據(jù)第 i個航路點和第i+l個航路點的位置信息計算二個航路點之間的航線距離；步驟54、判斷所述航線距離是否大于預(yù)先設(shè)定的采樣距離，是則執(zhí)行步 驟55,否則執(zhí)行步驟58;步驟55、根據(jù)所述航線距離和采樣距離，確定第i個航路點和第i+l個 航路點之間需要生成的采樣點個數(shù)Q，并依次生成Q個采樣點；步驟56、確定Q個采樣點的位置信息、航班經(jīng)過Q個采樣點的時間信息 和速度信息；步驟5 7 、將所述Q個釆樣點添加在4元路點序列中；步驟58、判斷i< (P-l)，是則執(zhí)行步驟59,否則存儲所述航路點序 列，執(zhí)行步驟2。步驟59、令i-i+l，執(zhí)行步驟53。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述步驟53中二個航路點之間的航線距離為二個航路點之間的大圓航線距離 d，且d = i xc，式中，R為地球平均半徑，c為圓心角，且 c = 2xarctg(a，1 一a).2卩,， 、 ,， 、 . 2「 A/o"g、 o = sm - +cos(/"^)xcos{/"/2)xsin -^、2 乂 V 2 J式中，A/朋g為二個航路點的經(jīng)度差，Ato為二個航路點的綿度差，且式中，/0^為一個航路點的經(jīng)度，/o"&為另一個航路點的經(jīng)度，to,為一 個航路點的綿度，/加2為另一個航路點的綽度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述采樣點個數(shù)Q-INT(d/L),其中，d為二個航路點之間大圓航線距離，L為 預(yù)先設(shè)定的采樣距離，INT (x)為取整函數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述步驟56包括步驟561、令第i個航路點為起始點，第i+l個航路點為終點，M=l; 步驟562、根據(jù)起始點和終點的位置信息計算起始點與終點之間的航向角；步驟563、根據(jù)起始點的位置信息、起始點與第M個采樣點之間的距離 和起始點與終點之間的航向角計算第M個采樣點的位置信息；步驟564、根據(jù)起始點與第M個采樣點之間的距離和航班經(jīng)過起始點的速度信息獲得航班經(jīng)過第M個采樣點的時間信息，根據(jù)第M個采樣點的位置 信息、終點的位置信息、航班經(jīng)過第M個采樣點的時間信息和航班經(jīng)過終點 的時間信息確定航班經(jīng)過第M個采樣點的速度信息；步驟565、判斷M〈Q，是則執(zhí)行步驟566，否則執(zhí)行步驟57;步驟566、令第M個采樣點為起始點，第i+l個航路點為終點，M-M+1, 執(zhí)行步驟562。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所 述起始點與終點之間的航向角為式中，6為起始點與終點之間的航向角，A/卵g為起始點與終點的經(jīng)度差， Ato為起始點與終點的煒度差，且式中，/o限為起始點的經(jīng)度，/on&為終點的經(jīng)度，to,為起始點的綽度， /^為終點的綿度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于， 所述采樣點的位置信息為A/owg = /o唯—towg2Ato 二 /a^ — /a/:式中，""gw為采樣點的經(jīng)度，^w為采樣點的煒度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛行流樣本數(shù)據(jù)的獲取方法，包括根據(jù)航班標識從所述匯總數(shù)據(jù)文件中提取屬于同一航班的數(shù)據(jù)，形成航班數(shù)據(jù)集合；根據(jù)航班數(shù)據(jù)集合中各航路點和航班經(jīng)過各航路點的時間信息，對航班數(shù)據(jù)集合中的重復(fù)航路點進行歸一化處理；對航班數(shù)據(jù)集合中的航路點進行時間排序獲得航路點序列，對航路點序列進行提高航跡精度的重采樣處理；輸出作為飛行流樣本數(shù)據(jù)的數(shù)個航路點序列。本發(fā)明通過對重復(fù)航路點進行歸一化處理，有效消除了原始數(shù)據(jù)信息冗余造成的信息誤差，通過對航班數(shù)據(jù)集合進行重采樣處理，有效消除了原始數(shù)據(jù)信息丟失造成的信息失真。本發(fā)明獲得的飛行流樣本數(shù)據(jù)準確性高、航跡精度高，可以真實地反映空中交通運行狀況。
文檔編號G08G5/00GK101465065SQ20091007668
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者昆 孫, 軍 張, 張學(xué)軍, 蔡開泉 申請人:北京航空航天大學(xué)