本發(fā)明屬于民用航空空中交通管理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及空中交通服務(wù)、空中交通管制的自動化與智能化、基于航跡運(yùn)行以及空管決策支持工具的設(shè)計與驗證等。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著空中交通量的持續(xù)激增，現(xiàn)有空中航行系統(tǒng)的運(yùn)行能力幾近飽和，從而導(dǎo)致空域擁堵、航班延誤等問題頻繁發(fā)生，而且我國尤為嚴(yán)重。如何在飛行流量持續(xù)增長的情況下，提高空中交通運(yùn)行效率、保障航班正常率成為我國民航運(yùn)輸事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。國際民航組織(ICAO)提出了“航空系統(tǒng)組塊升級”(ASBU)計劃，美國和歐洲則分別提出了“下一代空中交通系統(tǒng)”(NextGen)與“單一歐洲天空空管研究”(SESAR)計劃，以期指導(dǎo)空中交通管理系統(tǒng)的規(guī)劃與實(shí)施，其中民用航空器四維航跡預(yù)測是上述計劃實(shí)施的核心與關(guān)鍵。早在上世紀(jì)末，美國宇航局(NASA)便開始著手研究與設(shè)計四維航跡預(yù)測方法和工具，在嘗試通過時間間隔取代距離間隔來管理終端空域的航空器時，于民用航空領(lǐng)域提出航跡預(yù)測技術(shù)，并基于四階Runge-Kutta方法設(shè)計與仿真了航空器的四維下降剖面。歐洲航行安全局(EUROCONTROL)在實(shí)施空中交通管理研究協(xié)調(diào)計劃(PHARE)時，明確將航跡預(yù)測作為主要模塊進(jìn)行設(shè)計與測試，從而更好地為諸如沖突探測、進(jìn)場管理、離場管理等模塊服務(wù)。隨后，EUROCONTROL在“歐洲空中交通管制協(xié)調(diào)實(shí)施計劃”(EATCHIP)中從定義、數(shù)據(jù)以及性能角度分析了航跡預(yù)測的運(yùn)行需求。本世紀(jì)初，荷蘭航空航天國家實(shí)驗室(NLR)從空域管理、空管系統(tǒng)、空管人員、航空公司、飛行員、航空電子設(shè)備等視角，給出了在現(xiàn)行以及未來運(yùn)行理念下的航跡預(yù)測結(jié)構(gòu)與流程。上述歐美的四維航跡預(yù)測研究擁有許多如下特點(diǎn)：①定義一致：航跡預(yù)測是指通過計算預(yù)估航空器未來軌跡的過程；②結(jié)構(gòu)一致：航跡預(yù)測主要由四個過程組成——準(zhǔn)備、計算、更新與輸出；③數(shù)據(jù)來源：氣象數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和性能數(shù)據(jù)是航跡預(yù)測的重要數(shù)據(jù)來源；④應(yīng)用至上：由應(yīng)用場合決定航跡預(yù)測模型的繁簡與方法的異同。我國與民航發(fā)達(dá)國家相比，空管自動化與智能化運(yùn)行水平尚存在一定的差距，目前尚未成功研制相關(guān)的四維航跡預(yù)測工具，僅在理論與算法領(lǐng)域取得較多成果，如：卡爾曼濾波方法、自適應(yīng)濾波算法、交互式多模型濾波算法、全能量方程法、動力學(xué)及運(yùn)動學(xué)模型法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法等實(shí)現(xiàn)四維航跡預(yù)測。為了應(yīng)對飛行流量持續(xù)增長的情況，努力提高空中交通運(yùn)行效率、保障航班正常率，增強(qiáng)管制員的情境意識，我國急需研究與開發(fā)四維航跡預(yù)測的方法與工具。而且，為了提高航跡預(yù)測結(jié)果的精度與可行度，需要不斷根據(jù)航空器的實(shí)際位置進(jìn)行修正。空管自動化系統(tǒng)通過雷達(dá)監(jiān)視信息的處理，能夠提供實(shí)時的航班位置信息，但是由于安全原因，無法獲取接口。近年來，廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛，且與傳統(tǒng)的雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)相比，ADS-B技術(shù)具有精度高、誤差小、監(jiān)視能力強(qiáng)的特點(diǎn)。如此，可以依靠ADS-B的信息更新，研究與開發(fā)四維航跡的動態(tài)實(shí)時在線預(yù)測技術(shù)與工具。因此，本發(fā)明提出一種基于ADS-B信息更新的四維航跡動態(tài)預(yù)測方法：一方面，利用航空器性能數(shù)據(jù)，聯(lián)合氣象信息與航空器意圖，基于航空器動力與運(yùn)動學(xué)模型，研究與開發(fā)航空器四維航跡預(yù)測方法和工具；另一方面，基于ADS-B信息更新，通過TCP(傳輸控制協(xié)議)的Socket編程，實(shí)現(xiàn)ADS-B接收機(jī)與四維航跡預(yù)測工具的網(wǎng)絡(luò)通信，針對預(yù)測航跡與實(shí)際航跡進(jìn)行一致性檢驗，從而觸發(fā)航跡修正模塊，實(shí)現(xiàn)四維航跡的實(shí)時在線預(yù)測，為增強(qiáng)管制人員的情境意識，發(fā)展空中交通管制的自動化與智能化，以及實(shí)現(xiàn)基于航跡運(yùn)行(TBO，TrajectoryBasedOperation)提供重要的技術(shù)保障。與現(xiàn)有國內(nèi)四維航跡預(yù)測研究相比，本發(fā)明具有完整性、動態(tài)實(shí)時性與可驗證性的優(yōu)勢。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，通過提出一種基于ADS-B信息更新的四維航跡動態(tài)預(yù)測方法，為研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、高性價比的、適合于國內(nèi)繁忙終端空域的空管決策支持原型系統(tǒng)提供支撐，為后續(xù)發(fā)展空中交通管制的自動化與智能化，以及實(shí)現(xiàn)基于航跡運(yùn)行夯實(shí)研究基礎(chǔ)與提供技術(shù)保障。從而達(dá)到加速空中交通流量、減少繁忙機(jī)場延誤、增強(qiáng)管制員情境意識、降低管制員工作負(fù)荷的目的。技術(shù)方案：一種基于ADS-B信息更新的四維航跡動態(tài)預(yù)測方法，包括步驟：步驟1：建立ADS-B接收機(jī)與四維航跡預(yù)測系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通信；ADS-B接收機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)通信接收表征航空器的實(shí)時信息的16進(jìn)制代碼；步驟2：對步驟1中ADS-B接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲得航空器的實(shí)時信息，包括：航班號、實(shí)時位置、速度以及航向信息，并依此構(gòu)建航空器意圖模型；步驟3：建立航空器意圖與航跡之間的關(guān)系，根據(jù)步驟2構(gòu)建的航空器意圖模型進(jìn)行四維航跡預(yù)測；步驟4：將步驟3預(yù)測的四維航跡與ADS-B接收機(jī)接收的航空器的實(shí)際航跡進(jìn)行比較，判斷誤差值是否超出閾值；其中閾值是根據(jù)航空器的安全間隔所設(shè)置的；若未超出閾值，則繼續(xù)保持原來的預(yù)測航跡；若超出閾值，則轉(zhuǎn)到步驟5；步驟5：更新與重構(gòu)航空器意圖模型，并根據(jù)重構(gòu)的航空器意圖模型觸發(fā)新一輪四維航跡預(yù)測，獲取航空器預(yù)測軌跡，實(shí)現(xiàn)四維航跡動態(tài)預(yù)測。所述步驟2中對步驟1中ADS-B接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼具體為：ADS-B接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)信息消息為16進(jìn)制，轉(zhuǎn)化為2進(jìn)制，其類型碼為第33-第37位；數(shù)據(jù)字段為第38-第88位；步驟21：當(dāng)消息類型碼的值位于1-4之間，則表示該條信息代表的是該航空器的航班號信息；取出信息的41至88比特位，將這48個二進(jìn)制位按照每組6位的分組方式分為8組，并將每組的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)；然后，將得到的十進(jìn)制數(shù)與索引信息作比較，解出相應(yīng)的航班號信息；步驟22：當(dāng)消息類型碼的值位于8-19之間，則表示該條消息是該航空器的位置信息；采用CPR算法進(jìn)行編解碼計算航空器的位置信息；步驟23：當(dāng)消息類型碼的值為19時，則表示該條消息是該飛機(jī)的速度信息；取出信息中的4個值：東/西向標(biāo)志位s(ew)為57位、東/西向速度V(ew)為58-67位、南/北向標(biāo)志位s(ns)為46位、南/北向速度V(ns)為47-56位；并據(jù)此計算得到航空器速度；計算過程如下：ψ＝ψ+360if(ψ＜0)所述步驟2中構(gòu)建航空器意圖模型具體為：根據(jù)解碼后的航空器實(shí)時信息得到航空器速度、高度、推力和側(cè)向，根據(jù)航空器意圖模型表以及后續(xù)飛經(jīng)的航路點(diǎn)的速度/高度的限制信息構(gòu)建航空器意圖模型。構(gòu)建航空器意圖模型考慮風(fēng)對航空器航向以及地速的影響，具體如下：DA＝arcsin(Vwind/VTAS×sin(WA))VGS＝VTAS×cos(DA)+Vwind×cos(WA)其中，WA為風(fēng)角，為風(fēng)向。Vwind為風(fēng)速，DA為偏流，VGS為地速，VTAS為真空速，MTK為航跡角。所述步驟3中四維航跡預(yù)測具體包括步驟：步驟31：讀取飛行計劃數(shù)據(jù)庫、進(jìn)離場航路數(shù)據(jù)庫及航空器飛經(jīng)航路信息；步驟32：根據(jù)航空器初始狀態(tài)、風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)以及航空器性能數(shù)據(jù)，確定計算步長，進(jìn)行四維航跡預(yù)測；步驟33：判斷航空器是否轉(zhuǎn)彎；并分別將航空器進(jìn)場飛行軌跡分為直線航段與轉(zhuǎn)彎航段處理。所述步驟5中更新與重構(gòu)航空器意圖模型具體為：步驟51：確定航空器的位置，即搜索距離航空器最近的航路點(diǎn)；然后計算當(dāng)前航空器與該航路點(diǎn)的角度；若小于90度，表明航空器已經(jīng)飛過該航路點(diǎn)，則新的航路信息從下一個航路點(diǎn)開始；若大于90度，表明航空器還未飛過該航路點(diǎn)，則新的航路信息從該點(diǎn)開始；步驟52：根據(jù)步驟51更新航空器意圖，并重構(gòu)航空器意圖模型。所述步驟4中的誤差包括時間誤差和位置誤差；其中，時間誤差指經(jīng)過同一航路點(diǎn)的時間差值；位置誤差由水平位置誤差和垂直位置誤差構(gòu)成，其中水平位置誤差可分為沿航跡誤差與偏航跡誤差。有益效果：(1)綜合考慮影響因素，使得本發(fā)明具有準(zhǔn)確性特點(diǎn)由于四維航跡預(yù)測模塊的構(gòu)建基于不同機(jī)型的航空器基礎(chǔ)性能參數(shù)，利用了航空器動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、質(zhì)量變化以及導(dǎo)航方程，聯(lián)合了航空器意圖模型，考慮了風(fēng)對航空器影響，因此確保了航跡預(yù)測的準(zhǔn)確性。(2)引入ADS-B信息，使得本發(fā)明具有動態(tài)性特點(diǎn)通過與ADS-B接收機(jī)(BECKER-BAR6216)之間的網(wǎng)絡(luò)通信，利用ADS-B數(shù)據(jù)解碼，獲取航班實(shí)時的速度、高度、經(jīng)度和緯度信息，并與預(yù)測航跡進(jìn)行一致性檢驗，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)、在線、實(shí)時地航跡預(yù)測能力。(3)技術(shù)解決方案簡單可靠，便于應(yīng)用使得本發(fā)明本發(fā)明在設(shè)計四維航跡動態(tài)預(yù)測工具時，通過深入研究歐美四維航跡預(yù)測的結(jié)構(gòu)、功能，為滿足實(shí)時性、可靠性的需求，采用了簡單可靠的技術(shù)解決方案。我國正處于從“民航大國”向“民航強(qiáng)國”邁進(jìn)的歷史契機(jī)下，本發(fā)明能夠為未來設(shè)計具有自主知識產(chǎn)權(quán)的決策支持系統(tǒng)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)，從而提高我國管制自動化系統(tǒng)的智能化水平。附圖說明圖1為基于ADS-B信息更新的四維航跡動態(tài)預(yù)測方法流程圖。圖2為ADS-B信息解碼示意圖。圖3為航空器意圖與航跡之間的關(guān)系示意圖。圖4為四維航跡預(yù)測流程示意圖。圖5為等轉(zhuǎn)彎率轉(zhuǎn)彎航跡預(yù)測流程示意圖。圖6為等速平飛航跡預(yù)測流程示意圖。圖7為減速平飛航跡預(yù)測流程示意圖。圖8為等速下降模式的航跡預(yù)測流程示意圖。圖9為航空器意圖判斷示意圖。圖10為在線航跡預(yù)測更新流程示意圖。圖11為四維航跡動態(tài)預(yù)測水平軌跡示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。圖1為一種基于ADS-B信息更新的四維航跡動態(tài)預(yù)測方法的流程示意圖。步驟1：建立數(shù)據(jù)通信基于TCP的Socket編程，實(shí)現(xiàn)ADS-B接收機(jī)與四維航跡預(yù)測系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通信；利用網(wǎng)絡(luò)通信，ADS-B接收機(jī)接收航空器的實(shí)時信息，包括：航班號、時間、速度、高度、經(jīng)度和緯度。步驟2：解碼ADS-B數(shù)據(jù)ADS-B信息的標(biāo)準(zhǔn)格式以十六進(jìn)制表示，首先轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制形式，總共112位；然后利用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行解碼，其解碼流程如圖2所示。具體步驟如下：a).首先，將以十六進(jìn)制表示的ADS_B信息的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式，各字段所代表信息如下表所示：起始位終止位縮寫全稱15DF下行數(shù)據(jù)鏈格式68CA能力字段932ICAO24航空器ICAO地址3388DATA數(shù)據(jù)字段88112PC奇偶校驗字段b).當(dāng)信息類型type(即信息第33至37比特位)值位于1-4之間，則表示該條信息代表的是該航空器的航班號信息。取出該條信息的41至88比特位，將這48個二進(jìn)制位按照每組6位的分組方式分為8組，并將每組的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)；然后，將得到的十進(jìn)制數(shù)與索引信息作比較，可解出相應(yīng)的航班號信息。c).當(dāng)消息類型type(即信息第33至37比特位)值位于8-19之間，則表示該條消息是該航空器的位置信息。要計算航空器的位置信息，需要用CPR算法進(jìn)行編解碼，此處又分為兩種全球解碼和本地解碼。其中全球解碼比較復(fù)雜，需要兩條消息才能確定航空器的位置信息，即一條為奇編碼，一條為偶編碼。報文中奇偶標(biāo)志位為54位，高度信息位為41-52位，緯度信息位為55-71位，經(jīng)度信息位為72-88位。CPR算法計算過程如下：(1)把二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制；(2)計算緯度的索引j＝floor(59×LatCPR-E-60×LatCPR-O+0.5)(3)計算偶形式和奇形式的緯度LatE＝DLatE×(mod(j,60)+LatCPR-E)LatE＝LatE-360if(LatE≥270)LatO＝DLatO×(mod(j,59)+LatCPR-O)LatO＝LatO-360if(LatO≥270)(4)計算經(jīng)度Lon＝Lon-360if(Lon≥180)(5)計算高度h＝N×25-100(ft)d).當(dāng)消息類型type(即信息第33至37比特位)值為19時，則表示該條消息是該飛機(jī)的速度信息。要計算航空器速度，需要報文中的4個值：東/西向標(biāo)志位S(EW)(57位)、東/西向速度V(EW)(58-67位)、南/北向標(biāo)志位S(NS)(46位)、南/北向速度V(NS)(47-56位)。計算過程如下：ψ＝ψ+360if(ψ＜0)步驟3：構(gòu)建航跡預(yù)測支持模塊根據(jù)航行資料匯編(AIP)構(gòu)建航空器四維飛行軌跡預(yù)測的基礎(chǔ)環(huán)境，包括：機(jī)場、跑道、導(dǎo)航臺、定位點(diǎn)、航路航線、標(biāo)準(zhǔn)儀表離場程序、標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)場程序等。a).以航空器進(jìn)場飛行為例，假設(shè)迎角很小，且水平航跡與垂直運(yùn)動解耦，如此則可建立航空器意圖與航跡之間的關(guān)系，如圖3所示。航空器意圖為包含一系列指令集合，包括速度、高度、推力控制及改變構(gòu)型等，可以被視作由飛行員或飛行管理系統(tǒng)控制航空器運(yùn)動的抽象化描述。圖3為典型的航空器進(jìn)場飛行軌跡：水平軌跡由直線飛行(75°)→轉(zhuǎn)彎飛行→直線飛行(110°)構(gòu)成；垂直軌跡由等速平飛→減速平飛→等馬赫數(shù)下降→等校正空速下降(至4500ft)構(gòu)成。其飛行軌跡所對應(yīng)的航空器速度、高度、側(cè)向、推力剖面以及構(gòu)型如圖3所示，從而構(gòu)建了航空器意圖模型的基本要素。b).根據(jù)受其影響的航空器運(yùn)動自由度的特點(diǎn)，將指令歸為速度、高度、推力和側(cè)向四組，構(gòu)建航空器意圖模型表。根據(jù)航空器的歷史綜合航跡，利用統(tǒng)計分析的方法，以及各管制部門的運(yùn)行手冊、管制要點(diǎn)與移交協(xié)議，獲得航空器在速度、高度限制。c).將航空器在各航路點(diǎn)的速度、高度限制，以航空器意圖模型表為依據(jù)，聯(lián)合上海浦東國際機(jī)場所處終端空域的相關(guān)數(shù)據(jù)(終端區(qū)、扇區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)場航線)，設(shè)計進(jìn)場航線數(shù)據(jù)表。字段描述數(shù)據(jù)類型主鍵ID序列號int否AIP_ID機(jī)場名稱cstring否RWY_ID降落跑道cstring是FixPt_NO航路點(diǎn)編號int否FixPt_ID航路點(diǎn)名稱cstring是FixPt_Lat航路點(diǎn)緯度cstring否FixPt_Long航路點(diǎn)經(jīng)度cstring否Seg_Dis(km)航路段距離(km)double否ToTHR_Dis(km)距離跑道入口距離(km)double否Height_Cons(m)航路點(diǎn)高度限制(m)double否Speed_Cons(m/s)航路點(diǎn)速度限制(m/s)double否Heading航向double否IsTurnPt是否轉(zhuǎn)彎點(diǎn)cstring否d).利用歐洲中期天氣預(yù)報中心(ECMWF)提供的氣象信息，獲得所需空域范圍內(nèi)各高度層的溫度、風(fēng)速與風(fēng)向信息，通過插值，考慮風(fēng)對航空器航向以及地速的影響。由于風(fēng)速與風(fēng)向的變化，會引起偏流與地速的相應(yīng)變化。因此，進(jìn)場四維航跡預(yù)測中需要按以下公式考慮風(fēng)對航向與地速的影響。DA＝arcsin(Vwind/VTAS×sin(WA))VGS＝VTAS×cos(DA)+Vwind×cos(WA)其中，WA為風(fēng)角，為風(fēng)向。Vwind為風(fēng)速，DA為偏流，VGS為地速，VTAS為真空速，MTK為航跡角。步驟4：進(jìn)行四維航跡預(yù)測a).四維航跡預(yù)測流程示意圖如圖4所示。包括步驟：步驟41：讀取飛行計劃數(shù)據(jù)庫、進(jìn)場航路數(shù)據(jù)庫及航空器飛經(jīng)航路信息；步驟42：根據(jù)航空器初始狀態(tài)、氣象信息以及航空器性能數(shù)據(jù)，確定計算步長，進(jìn)行四維航跡預(yù)測；初始狀態(tài)包含航空器位置、速度、高度、航班號與機(jī)型信息，來源于ADS-B接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)。航空器性能參數(shù)包含航跡預(yù)測全局參數(shù)(空氣絕熱指數(shù)，氣體常數(shù)，重力加速度，等)、機(jī)型參數(shù)(發(fā)動機(jī)數(shù)目，發(fā)動機(jī)類型，尾流等級，等)、質(zhì)量參數(shù)(最大/最小/參考質(zhì)量，以及最大容許配載)、飛行包線參數(shù)(最大飛行速度/馬赫數(shù)/高度，等)；空氣動力學(xué)參數(shù)(各階段失速速度、誘導(dǎo)/附加阻力系數(shù)，翼展參考面積，等)、發(fā)動機(jī)推力參數(shù)(最大爬升/下降/進(jìn)近/著陸推力系數(shù)以及推力溫度系數(shù)等)；氣象信息包括：各高度層的溫度、氣壓、空氣密度以及風(fēng)速風(fēng)向信息。步驟43：判斷航空器是否轉(zhuǎn)彎；將航空器飛行軌跡分為直線航段與轉(zhuǎn)彎航段處理。轉(zhuǎn)彎航段航跡預(yù)測過程中，考慮航空器轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出的姿態(tài)調(diào)整，且采用旁切轉(zhuǎn)彎形式，等轉(zhuǎn)彎率轉(zhuǎn)彎航跡預(yù)測流程示意圖如圖5所示。當(dāng)航空器距轉(zhuǎn)彎航路點(diǎn)的距離等于或小于轉(zhuǎn)入起始點(diǎn)到轉(zhuǎn)彎航路點(diǎn)的距離時，航空器進(jìn)入轉(zhuǎn)彎程序。轉(zhuǎn)彎率計算公式如下所示：其中φ為滾轉(zhuǎn)角。當(dāng)航空器所轉(zhuǎn)過的角度一旦等于或大于轉(zhuǎn)彎角度時，航空器轉(zhuǎn)彎結(jié)束，進(jìn)入下一航段。b).直線航段航跡預(yù)測過程中，依據(jù)航空器進(jìn)場飛行特性，分為等速平飛、減速平飛與等速下降三種模式，采用如下航空器連續(xù)動態(tài)模型，其航跡預(yù)測的流程示意圖分別如圖6、圖7與圖8所示。航跡預(yù)測中，通過航空器動力學(xué)方程計算得到速度、航徑角以及航向的變化率：通過航空器質(zhì)量變化方程計算得到質(zhì)量的變化率：通過航空器導(dǎo)航方程計算得到位置(經(jīng)度、緯度、高度)的變化率：其中，T為推力，D為阻力，F(xiàn)為燃油流量，m為航空器質(zhì)量，VTAS為航空器真空速，λ、h為飛機(jī)質(zhì)心的測地參考系統(tǒng)的坐標(biāo)。步驟5：進(jìn)行四維航跡監(jiān)視設(shè)定時間間隔為2分鐘，每隔兩分鐘ADS-B接收的航空器的實(shí)際航跡與預(yù)測航跡進(jìn)行比較，判斷誤差值是否超出閾值。其中閾值是根據(jù)航空器的安全間隔所設(shè)置的。根據(jù)不同應(yīng)用場合使用如下兩類誤差：時間誤差與位置誤差。其中，時間誤差指經(jīng)過同一航路點(diǎn)的時間差值，常作為進(jìn)離場排序與調(diào)度以及空中交通流量管理應(yīng)用時的評價指標(biāo)；位置誤差由水平位置誤差和垂直位置誤差構(gòu)成，其中水平位置誤差又可分為沿航跡誤差與偏航跡誤差，位置誤差常作為沖突探測與解脫、空中交通風(fēng)險評估等關(guān)注航空器間隔應(yīng)用的評價指標(biāo)。步驟6：進(jìn)行四維航跡預(yù)測修正當(dāng)高度偏差大于所設(shè)定的閾值時，則更新航空器的意圖信息，以距離和角度判斷航空器的飛行意圖，其航空器意圖判斷示意圖如圖9示。首先，確定航空器的位置，即搜索距離航空器最近的航路點(diǎn)；然后計算當(dāng)前航空器與該航路點(diǎn)的角度：若小于90度，表明航空器已經(jīng)飛過該航路點(diǎn)，則新的航路信息應(yīng)從下一個航路點(diǎn)開始；若大于90度，表明航空器還未飛過該航路點(diǎn)，則新的航路信息應(yīng)從該點(diǎn)開始；接著，根據(jù)上述信息，更新航空器意圖信息與重構(gòu)航空器意圖模型；最后，以航空器當(dāng)前經(jīng)度/緯度/高度/速度/時間作為初始狀態(tài)，觸發(fā)新一輪四維航跡預(yù)測，獲取航空器預(yù)測軌跡，實(shí)現(xiàn)四維航跡動態(tài)預(yù)測。在線航跡預(yù)測更新模型如圖10。通過ADS-B獲得航班的真實(shí)位置(經(jīng)度和維度)，高度，速度等信息將航班真實(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果誤差超過所設(shè)定的閾值則修正航班的航路信息，觸發(fā)新一輪的航跡預(yù)測，否則繼續(xù)監(jiān)測預(yù)測軌跡。驗證實(shí)施案例選取上海浦東國際機(jī)場北向運(yùn)行時使用VMB-13G標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)場航路的航班為仿真對象，當(dāng)四維預(yù)測軌跡位置誤差或高度誤差超過所設(shè)定的閾值時，則更新航空器的意圖信息，重新觸發(fā)四維航跡預(yù)測，圖11為航空器動態(tài)航跡預(yù)測的水平軌跡示意圖，其中灰色實(shí)線為終端空域管制扇區(qū)邊界，灰色點(diǎn)圈線為標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)場航路，黑色點(diǎn)劃線為航空器實(shí)際軌跡，黑色實(shí)線為航空器預(yù)測航跡。在圖(a)中黑色點(diǎn)劃線為航空器實(shí)際軌跡，黑色實(shí)線為第一次四維航跡預(yù)測，由圖可知預(yù)測航跡沿著標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)場航路；當(dāng)航空器飛到A點(diǎn)時，監(jiān)測到四維航跡預(yù)測誤差超過所設(shè)定的閾值，因此觸發(fā)第二次航跡預(yù)測，如圖(b)所示；當(dāng)航空器飛到B點(diǎn)時，監(jiān)測到四維航跡預(yù)測誤差超過所設(shè)定的閾值，觸發(fā)第三次航跡預(yù)測，如圖(c)所示；該案例中一共觸發(fā)了8次四維航跡預(yù)測，每次都會對四維航跡誤差進(jìn)行修正，直至航空器飛過初始進(jìn)近定位點(diǎn)則不再對四維航跡進(jìn)行更新。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3