基于4d軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和空管自動化管制領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于4D軌跡 估算的實時監(jiān)視告警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 上世紀(jì)六十年代W來，民用航空事業(yè)取得了較大的進(jìn)步，在整個綜合交通運輸體 系中所占的比重也越來越大。尤其是改革開放后，我國民航運輸業(yè)一直處于高速發(fā)展的狀 態(tài)，年均增長接近20%。中國定期航班完成的總周轉(zhuǎn)量在國際民航組織締約國中名列第S 位，我國已成為名副其實的航空大國。
[0003] 另一方面，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國±防空能力的增強(qiáng)，軍民航執(zhí)行的 飛行任務(wù)量顯著增加，空中飛行流量迅速增長。軍民航航空器數(shù)量的增加和飛行流量的增 長，導(dǎo)致空域日益繁忙和擁擠，使得飛機(jī)之間的碰撞風(fēng)險大大增加，對飛行安全造成了嚴(yán)重 威脅。實時監(jiān)視告警將是空管自動化管制中一項重要的決策支持工具，在軍民航管制中應(yīng) 用實時監(jiān)視告警有助于解決資源限制、提高空域使用率、緩解飛行矛盾。
[0004] 目前，我國軍民航現(xiàn)有的各級各型管制中屯、系統(tǒng)實時監(jiān)視告警不完善，比如尚不 具備中期沖突計算功能等等，原因主要為；1、現(xiàn)有方法計算復(fù)雜、W現(xiàn)有計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)所 需的時間和空間復(fù)雜度較高，不滿足空管監(jiān)視實時性需求；2、我國空管具有自己的特色，與 西方等發(fā)達(dá)國家有些區(qū)別，國外現(xiàn)有的系統(tǒng)或方法不適合直接使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法， 在滿足監(jiān)視精度的情況下，簡化沖突計算過程，計算機(jī)易實現(xiàn)，時間和空間復(fù)雜度都很低。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法，包括W下步驟：
[0008] 對飛機(jī)建模，W飛機(jī)作為一個質(zhì)點，在飛機(jī)爬升、巡航、下降階段都考慮為勻速飛 行；
[0009] 利用4D軌跡估算模型，預(yù)測飛機(jī)的飛行計劃4D軌跡；
[0010] 根據(jù)預(yù)測的4D軌跡，對未來一段時間的飛行計劃進(jìn)行沖突計算，并且允許修改基 于4D軌跡的實時監(jiān)視告警參數(shù)；所述沖突計算過程為：
[0011] S1、給定任意兩條航線linel和line2,取航線linel上在管制區(qū)域內(nèi)任意航段AB 和line2上在管制區(qū)域內(nèi)的任意航段CD，判斷兩航段AB、CD時間有無交叉，若無交叉，則兩 航段無沖突，若有交叉，則用航段兩端點的4D信息表示出同一時刻第一航段間任意航點E 的坐標(biāo)和第二航段間任意航點F的坐標(biāo)；
[001引 S2、取E、F兩航點的高度zl，z2;
[001引 S3、通過高度限制|zl-z2| <vsp_h(高度限制閥值），計算出滿足高度限制的時 間范圍（tll，tl2)，若（tll，t。）無意義，即til>tl2,則兩航段無沖突，若（tll，t。）有 意義，即til《tl2,則通過距離限制IEFI<vsp_d(距離限制閥值），計算出滿足距離限制 的時間范圍（tl3,tl4);
[0014] S4、若（tl3，tl4)無意義，即tl3 >tl4,則兩航段無沖突，若（tl3，tl4)有意義， 即tl3《tl4,則取（tll，tl2)、（tl3,tl4)的交集，記作（tl5,tl6);
[0015] S5、若交集（tl5，tl6)為空，則兩航段無沖突，若交集（tl5，tl6)為非空，則通過時 間端點及航段AB、CD端點的4D信息，計算出向前看時間段內(nèi)的對應(yīng)沖突段的信息；
[0016] 根據(jù)沖突計算結(jié)果，得到告警信息。
[0017] 此外，利用BADA庫內(nèi)飛機(jī)的尾流、最大真空速、升限、巡航速度、巡航高度、上升 率、下降率、上升階段水平速度、下降階段水平速度、轉(zhuǎn)彎半徑W及進(jìn)離場程序等信息對所 述飛行計劃4D軌跡進(jìn)行預(yù)測。
[0018] 當(dāng)接收到飛行計劃信息、監(jiān)視數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)時，自動觸發(fā)一次沖突計算。
[0019] 當(dāng)所述基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法部署在多臺服務(wù)器上時，有主從態(tài) 之分，其中只有一臺處于主態(tài)，只有在主態(tài)中才能夠進(jìn)行沖突計算。
[0020] 當(dāng)飛行計劃信息為飛行計劃更新時，所述基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法 啟動沖突計算的過程為；接收飛行計劃，判斷其是否為主態(tài)，若為從態(tài)，更新本地飛行計劃， 若為主態(tài)，判斷飛行計劃是否刪除；若是刪除，則清除本飛行計劃與其他飛行計劃的沖突信 息，并刪除本地飛行計劃，若不是刪除，則判斷飛行計劃是否發(fā)生變化；若飛行計劃發(fā)生變 化，則更新本地飛行計劃，并且重新計算本飛行計劃與其他飛行計劃的沖突。
[0021] 當(dāng)飛行計劃信息為航跡更新時，所述基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法啟動 沖突計算的過程為；接收雷達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)而更新本地航跡，判斷其是否為主態(tài)，若是主態(tài)，則判 斷航跡是否與上次計算的航跡偏離，若是偏離，則重新計算本飛行計劃與其他飛行計劃的 沖突。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是；1、本發(fā)明方法模型簡單，計算機(jī)易實現(xiàn)， 時間和空間復(fù)雜度都很低；2、該方法是利用雷達(dá)航跡信息和氣象信息實時修正飛行計劃， 保證了計算效果實時性和準(zhǔn)確性；3、該方法適用范圍廣，不僅適用于軍民航飛行計劃，而且 還適用于具有計劃航線的通航飛行計劃；4、該方法適用周期長，不僅適用于對飛行計劃進(jìn) 行中期沖突識別，還是適用于長期沖突識別。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法沖突計算過程示意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法初始化流程示意圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法飛行計劃更新處理流程示意 圖。
[0026] 圖4是本發(fā)明基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法航跡更新處理流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028] 本發(fā)明基于4D軌跡估算的實時監(jiān)視告警方法主要針對我國空管特色，依據(jù)現(xiàn)實 管制需求而提出的，是一種符合我國空中交通管制要求、適合地面導(dǎo)航特點、精確簡易而又 實用的監(jiān)視方法。本發(fā)明中，基于4D軌跡的實時監(jiān)視告警簡稱為B4DFPCD。
[0029] 本發(fā)明方法包括W下步驟：
[0030] 對飛機(jī)建模，W飛機(jī)作為一個質(zhì)點，在飛機(jī)爬升、巡航、下降階段都考慮為勻速飛 行。在對未來航段的飛行計劃進(jìn)行估算預(yù)測時，可利用BADA炬aseofAircraftData)庫內(nèi) 飛機(jī)的尾流、最大真空速、升限、巡航速度、巡航高度、上升率、下降率、上升階段水平速度、 下降階段水平速度、轉(zhuǎn)彎半徑W及進(jìn)離場程序等信息對所述飛行計劃4D軌跡進(jìn)行預(yù)測。
[0031] 表1B4DFPCD區(qū)域定義表字段列表
[0032]
[0033] 利用4D軌跡估算模型，預(yù)測飛機(jī)的飛行計劃4D軌跡，包括初始化流程，如圖2所 示，B4DFPCD初始化時需要讀取適應(yīng)性數(shù)據(jù)和VSP參數(shù)（Vari油lesystemparameters),裝 載所有飛行計劃，如果啟動時是主態(tài)，并且沖突計算開關(guān)開啟（默認(rèn)是關(guān)閉），還要進(jìn)行一 次所有計劃的沖突計算。
[0034] 在初始化時，B4DFPCD進(jìn)程用到的適應(yīng)性數(shù)據(jù)有B4DFPCD區(qū)域定義表，如表1所示， 和B4DFPCD參數(shù)表，如表2所示。
[00巧]表2B4DFPCD參數(shù)表字段列表
[0036]
[0037] B4DFPCD區(qū)域定義表用于配置空域信息W及每個空域內(nèi)的沖突限制條件。沖突計 算時，航跡在配置空域內(nèi)的航段才參與計算，如果不配置此表，即使航跡有沖突并且沖突探 測開關(guān)開啟，沖突計算的結(jié)果也是空的，得不到預(yù)想的結(jié)果。B4DFPCD參數(shù)表配置默認(rèn)向前 看時間。沖突計算時，每次只計算當(dāng)前到向前看時間內(nèi)的航段的沖突結(jié)果。
[0038] 根據(jù)預(yù)測的4D軌跡，