CN115880951A - 一种5d计算机飞行计划的实现方法及应用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种5D计算机飞行计划的实现方法，包括以下步骤：1)加载航班的四维数据，通过优化计算，得到4D飞行计划；2)获取航班的第五维度数据，对所述第五维度数据进行数据分类、校验和检查管理，并存储在数据库中待以调用；3)在客户侧应用端执行第五维度优化操作，服务商运行5D优化计算软件和数据库，对第五维度数据进行计算，计算结果与所述4D飞行计划结合优化形成5D飞行计划；4)输出优化结果。本发明能够将历史天气、地面运行数据、空中流量、成本数据通过连续计算，建立概率模型，与传统4D飞行计划结合，形成5D飞行计划，做到深度的成本优化，轨迹优化，更好地平衡航空公司航线网络结构、碳排放和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及民用航空飞行计划优化技术领域，特别是一种5D计算机飞行计划的实现方法及应用系统。
背景技术
计算机飞行计划的应用可以为航空公司的航班运行提供可靠的燃油需求，提高飞行安全水平；在不影响安全的前提下，增大利润空间，降低公司的燃油成本和与小时成本有关的各项总成本；对机组飞行方式提供指导，向机组提供最佳飞行剖面；提供业载限制，有效的增加航班载量空间；向飞行监控系统提供数据；为数据统计分析提供数据。
目前，国际上主流的计算机飞行计划厂商多采取中国境外部署计算引擎服务商，通过航司客户传递计算参数至引擎服务商计算并返回计算结果的模式进行。且产品备份范围只是在飞行计划系统本身。基本不与航司系统集成，数据来源多采用独立提供的方式，且国内航路和不开放机场数据缺失，需由客户自行维护。多为十几年前的技术架构。运行速度和效率慢，客户化和本地化服务基本没有。而国内目前能够完整提供产品功能的厂商非常少，目前国内厂商由于全球数据能力的限制，多采用客户自行提供和维护数据的方式进行。且国内厂商系统集成性较高，但自动化程度不高，备份及部署方式都较为单一，多数不具备独立提供数据及维护更新数据的能力。
目前，现有技术存在多个缺点，国际产品需要通过传输参数及接收计算结果来实现飞行计划制作，效率低且容易产生信息不安全、数据外泄的风险。系统集成性不高使得系统的自动化程度受影响。国内部分数据缺失，使得国内客户很难适应，备份和部署技术单一，使得客户还需投入大量资源进行部署和备份，增加了投入成本。十几年前的技术架构致使运行速度和效率慢，客户化和本地化服务基本没有。国内厂商智慧化功能不够丰富，智能化程度不高，无独立提供数据的能力。且对于飞行计划的外部数据源多采用SOAP接口或者WebService方式直接接入到飞行计划系统中，没有对数据源进行有效的管理，对数据源的周期性，访问频次，数据格式，有效性以及业务属性进行分类存取、校验和检查。计算机飞行计划算法成熟度不高，多为初步探索阶段。且最多能够支持到4D的飞行计划，功能较为单一。
传统的4D计算机飞行计划，考虑的维度如下：
2D：X,Y–航路走向(与标准进离场程序和CityPair优化相关)
3D：2D+“高度(Z轴)”优化的飞行计划
4D：3D+“成本指数(速度)”或利用“时间(T轴)”来优化飞行计划
4D计算机飞行计划的问题在于，未充分考虑历史天气、地面运行数据如机场停机位状态、跑滑容量状态、施工区域影响、滑行时间及路线、放行排序、以及空中流量管制、空域交通容量、冲突等因素对飞行计划优化的影响。在实际应用中，这些因素或成为影响飞行计划质量的重要组成部分。未考虑5D模型的飞行计划，无法进行深度的成本和轨迹的优化，进而无法通过飞行计划的优化来支撑公司航线网络结构、碳排放以及安全性的平衡。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种5D计算机飞行计划的实现方法置。本发明的技术方案为：
一种5D计算机飞行计划的实现方法，包括以下步骤：
1)加载航班的四维数据，通过优化计算，得到4D飞行计划；其中，所述四维数据包括第一二维度的航路走向数据、第三维度的飞行高度数据和第四维度的成本指数(即速度)或时间维度数据；
2)获取航班的第五维度数据，对所述第五维度数据进行数据分类、校验和检查管理，并存储在数据库中待以调用；
3)在客户侧应用端执行第五维度优化操作，服务商运行5D优化计算软件和数据库，对第五维度数据进行计算，计算结果与所述4D飞行计划结合优化形成5D飞行计划；
4)输出优化结果。
作为本发明的进一步说明，所述第五维度数据包括客户数据、服务商数据和第三方数据，其中所述第三方数据经过数据集成、合并和解析后，与所述服务商数据一同存储在基础数据库中，所述客户数据则存储在客户数据库中，所述基础数据库和客户数据库共同构成应用数据库。
更进一步地，所述5D优化计算软件为EasyGo。
更进一步地，所述客户数据包括航班计划及动态、航路、通告、ARINC424、MEL/CDL、业载数据和成本数据等；所述服务商数据包括AIP/NAIP、性能数据、通告及气象数据、OTSPACOTS、机场AMDB数据、飞越航路费、障碍物数据和RAIM预测数据等；所述第三方数据包括卫星云图、重要天气图、高空风温数据、机场天气及其他、气象雷达数据、天气标准、限制性数据和可视化航行通告等。
更进一步地，在步骤3)的优化操作中，所述5D优化计算软件调用全部五维数据中的部分或全部进行计算，并建立概率模型来辅助进行飞行计划的优化。
更进一步地，所述步骤3)中对5D飞行计划的优化包括成本优化和轨迹优化。
更进一步地，所述应用数据库的数据内容持续更新，所述步骤3)中服务商对全部五维数据计算连续进行，对航班的5D飞行计划优化覆盖该航班的全部生命周期。
另一方面，本发明还提供一种5D计算机飞行计划的应用系统，包括：
客户端，与网络服务器连接，用于搭载5D计算机飞行计划的应用软件以输入操作指令；
服务商端，与网络服务器连接，用于搭载5D优化计算软件，运行5D优化计算软件调用数据库的数据进行5D飞行计划的计算和优化；
网络服务器，用于在客户端、服务商端和其他第三方之间建立网络连接，包括Web服务器、应用服务器、数据库服务器和外部系统接口，其中所述数据库服务器用于应用数据库的数据分类存取、校验和检查，所述外部系统接口用于5D计算机飞行计划的应用系统与其他第三方的数据交互。
更进一步地，所述5D计算机飞行计划的应用系统采用本地部署方式或者基于SaaS服务的纯Web部署方式搭建；
采用本地部署方式搭建时，所述客户端、服务商端和其他第三方之间通过一个Web服务器建立网络连接；
采用基于SaaS服务的纯Web部署方式搭建时，所述客户端、服务商端和其他第三方之间通过一个均衡服务器和多个Web服务器建立网络连接。
更进一步地，所述5D计算机飞行计划的应用系统通过总线方式和多种数据治理工具来动态维护应用数据库的基础数据，通过微服务架构与若干生产系统集成连接以获取数据信息；所述生产系统包括：
动态控制系统：实现与航班计划和动态数据的同步，实时更新航班状态；
配载平衡系统：实时更新业载数据；
气象系统：实时获取气象资料；
机组管理系统：获取当班机组及机组资质，提示运行风险；
维修管理系统：获取飞机信息、MEL/CDL信息等；
运行风险控制系统：获取航班风险信息；
报文收发系统：实现实时地空通讯、飞机跟踪等；
运行成本分析系统：获取其他运行成本数据；
移动运行网及EFB：实时推送放行资料。
本发明的有益效果：
(1)能够将历史天气、地面运行数据、空中流量、成本数据通过连续计算，建立概率模型，与传统4D飞行计划结合，形成5D飞行计划。做到深度的成本优化，轨迹优化，以最具成本效益的方式平衡航空公司航线网络结构、碳排放和安全性。
(2)部署方式灵活、快速、零成本:web托管部署、嵌入式部署、C/S版部署等多种方式。并提供异地云灾备及负载均衡部署方案，抗风险系数高。无需用户投入任何硬件。实现快速、零成本的部署方式。为用户节省IT投入的情况下，保障系统稳定、可靠和无缝运行。
(3)多种工具对数据源进行科学管理，无需用户提供复杂的接口就能够轻松完成飞行计划制作。
(4)批量自动计算：航班换季和包机航班测算，可以批量导入和批量自动计算，并生成PDF文件和数据给运力网络系统和收益管理系统。
(5)飞行跟踪:飞行跟踪，飞行中偏航告警，高度告警，油量偏差告警等。
附图说明
图1为本发明5D计算机飞行计划的实现方法流程图；
图2为本发明一实施例的应用架构图；
图3为本发明实施例数据库架构图；
图4为本发明一实施例应用系统硬件结构图；
图5为本发明另一实施例应用系统硬件结构图；
图6为本发明一实施例应用数据库数据维护的架构图。
具体实施方式
实施例：
下面结合附图对本发明实施例详细的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种5D计算机飞行计划的实现方法，包括以下步骤：
1)加载航班的四维数据，通过优化计算，得到4D飞行计划；其中，所述四维数据包括第一二维度的航路走向数据、第三维度的飞行高度数据和第四维度的成本指数(即速度)或时间维度数据；
2)获取航班的第五维度数据，对所述第五维度数据进行数据分类、校验和检查管理，并存储在数据库中待以调用；
3)在客户侧应用端执行第五维度优化操作，服务商运行5D优化计算软件和数据库，对第五维度数据进行计算，计算结果与所述4D飞行计划结合优化形成5D飞行计划；
4)输出优化结果。
本发明所述第五维度数据包括客户数据、服务商数据和第三方数据，其中所述第三方数据经过数据集成、合并和解析后，与所述服务商数据一同存储在基础数据库中，所述客户数据则存储在客户数据库中，所述基础数据库和客户数据库共同构成应用数据库。
所述5D优化计算软件为EasyGo。EasyGo是中宇航信公司开发的一款飞行计划数据计算软件产品，集成AIP/NAIP、性能数据、气象&通告、OTS PACOTS数据、ATC及航路费数据、机场AMDB数据、RAD数据、运行成本数据、障碍物数据、RAIM预测数据、ACARS报文数据、卫星云图、重要天气图、高空风温数据、机场天气、航司飞机数据、公司航路数据、公司通告数据、公司最低天气标准、飞越许可数据、AGA机场保障数据。在客户端进行应用操作时，可以运行EasyGo和数据库，从数据库中调用相应的数据进行计算，与所述4D飞行计划结合优化形成5D飞行计划。
本实施例中，所述客户数据包括航班计划及动态、航路、通告、ARINC424、MEL/CDL、业载数据和成本数据等；所述服务商数据包括AIP/NAIP、性能数据、通告及气象数据、OTSPACOTS、机场AMDB数据、飞越航路费、障碍物数据和RAIM预测数据等；所述第三方数据包括卫星云图、重要天气图、高空风温数据、机场天气及其他、气象雷达数据、天气标准、限制性数据和可视化航行通告等。通过结合气象数据实现对航班业载、油量、时间的自动计算、航路和高度的规划和优化、各航路点速度和航向计算、ETOPS和洋区航迹以及二次放行的支持、空中改航的自动计算和手动改航、航路备降场的自动选择和过滤、连续批量计算的实现、地空通讯及运行条件变化的告警功能的实现、放行资料打包、FPL自动生成、RAIM预测等功能实现、飞行剖面的生成、运行成本的自动计算、航路费、碳排放等自动计算、多图层叠加，实现丰富的可视化处理功能、气象资料、航行通告、导航数据、飞机性能数据、机组数据、航班数据、公司维护数据的集成与管理、运行系统如动态控制系统、机组管理系统、运行风险系统、维修管理系统、地空数据链、飞机跟踪、QAR、性能计算软件等的集成。
在步骤3)的优化操作中，所述5D优化计算软件调用全部五维数据中的部分或全部进行计算，并建立概率模型来辅助进行飞行计划的优化。第五维数据考虑了不可预期的成本数据、天气数据、以及控制流量数据。首先，根据对地面和空中的气象数据进行导入，并依据不同高度层，不同时间段进行分类，依据这两个条件导入空中流量控制数据，根据发布的流控信息，以及飞机实时ADSB及ACARS等位置信息形成矩阵，再根据每次飞行的成本计算结果，与前述矩阵建立动态曲线，通过海量的数据积累建立机器学习的过程，获得成本与天气变化及空中交通流量的关系模型，并不断优化形成最终的概率模型，用以指导飞行计划更加精准和全面的考虑在限制条件下，飞行轨迹与飞行成本的优化。本模型中，4D的参数作为5D计算的一部分基础数据源，带入到5D计算模型(概率模型)中参与计算。
所述应用数据库的数据内容持续更新，所述步骤3)中服务商对全部五维数据计算连续进行，由于天气、和飞机实时位置都是连续变化的量，且传统4D飞行计划中，时间本身也属于连续变化的量，因此这些参数在结合后，必须通过连续计算才能够动态反应飞行过程，同时海量的数据也需要通过连续不断的计算，来获取成本与其他参数的关系曲线，持续比对，优化以获得最优解，对航班的5D飞行计划优化覆盖该航班的全部生命周期。
另一方面，本发明还提供一种5D计算机飞行计划的应用系统，包括：
客户端，与网络服务器连接，用于搭载5D计算机飞行计划的应用软件以输入操作指令；
服务商端，与网络服务器连接，用于搭载5D优化计算软件，运行5D优化计算软件调用数据库的数据进行5D飞行计划的计算和优化；
网络服务器，用于在客户端、服务商端和其他第三方之间建立网络连接，包括Web服务器、应用服务器、数据库服务器和外部系统接口，其中所述数据库服务器用于应用数据库的数据分类存取、校验和检查，所述外部系统接口用于5D计算机飞行计划的应用系统与其他第三方的数据交互。
可行的是，所述5D计算机飞行计划的应用系统采用本地部署方式或者基于SaaS服务的纯Web部署方式搭建；
参见附图3所示，采用本地部署方式搭建时，所述客户端、服务商端和其他第三方之间通过一个Web服务器建立网络连接；
参见附图4所示，采用基于SaaS服务的纯Web部署方式搭建时，所述客户端、服务商端和其他第三方之间通过一个均衡服务器和多个Web服务器建立网络连接。下表是本发明一个实施例的系统硬件配置表。
所述5D计算机飞行计划的应用系统通过总线方式和多种数据治理工具来动态维护应用数据库的基础数据，通过微服务架构与多套生产系统集成连接；参见附图6所示，所述生产系统包括以下几种：
动态控制系统：实现与航班计划和动态数据的同步，实时更新航班状态；
配载平衡系统：实时更新业载数据；
气象系统：实时获取气象资料；
机组管理系统：获取当班机组及机组资质，提示运行风险；
维修管理系统：获取飞机信息、MEL/CDL信息等；
运行风险控制系统：获取航班风险信息；
报文收发系统：实现实时地空通讯、飞机跟踪等；
运行成本分析系统：获取其他运行成本数据；
移动运行网及EFB：实时推送放行资料。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)加载航班的四维数据，通过优化计算，得到4D飞行计划；其中，所述四维数据包括第一二维度的航路走向数据、第三维度的飞行高度数据和第四维度的成本指数或时间维度数据；
2)获取航班的第五维度数据，对所述第五维度数据进行数据分类、校验和检查管理，并存储在数据库中待以调用；
3)在客户侧应用端执行第五维度优化操作，服务商运行5D优化计算软件和数据库，对第五维度数据进行计算，计算结果与所述4D飞行计划结合优化形成5D飞行计划；
4)输出优化结果。
2.根据权利要求1所述5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于：所述第五维度数据包括客户数据、服务商数据和第三方数据，其中所述第三方数据经过数据集成、合并和解析后，与所述服务商数据一同存储在基础数据库中，所述客户数据则存储在客户数据库中，所述基础数据库和客户数据库共同构成应用数据库。
3.根据权利要求1或2所述5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于：所述5D优化计算软件为EasyGo。
4.根据权利要求3所述5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于：所述客户数据包括航班计划及动态、航路、通告、ARINC424、MEL/CDL、业载数据和成本数据等；所述服务商数据包括AIP/NAIP、性能数据、通告及气象数据、OTS PACOTS、机场AMDB数据、飞越航路费、障碍物数据和RAIM预测数据等；所述第三方数据包括卫星云图、重要天气图、高空风温数据、机场天气及其他、气象雷达数据、天气标准、限制性数据和可视化航行通告等。
5.根据权利要求3所述5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于：在步骤3)的优化操作中，所述5D优化计算软件调用全部五维数据中的部分或全部进行计算，并建立概率模型来辅助进行飞行计划的优化。
6.根据权利要求3所述5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于：所述步骤3)中对5D飞行计划的优化包括成本优化和轨迹优化。
7.根据权利要求3所述5D计算机飞行计划的实现方法，其特征在于：所述应用数据库的数据内容持续更新，所述步骤3)中服务商对全部五维数据计算连续进行，对航班的5D飞行计划优化覆盖该航班的全部生命周期。
8.一种5D计算机飞行计划的应用系统，其特征在于，包括：
客户端，与网络服务器连接，用于搭载5D计算机飞行计划的应用软件以输入操作指令；
服务商端，与网络服务器连接，用于搭载5D优化计算软件，运行5D优化计算软件调用数据库的数据进行5D飞行计划的计算和优化；
网络服务器，用于在客户端、服务商端和其他第三方之间建立网络连接，包括Web服务器、应用服务器、数据库服务器和外部系统接口，其中所述数据库服务器用于应用数据库的数据分类存取、校验和检查，所述外部系统接口用于5D计算机飞行计划的应用系统与其他第三方的数据交互。
9.根据权利要求8所述5D计算机飞行计划的应用系统，其特征在于：所述5D计算机飞行计划的应用系统采用本地部署方式或者基于SaaS服务的纯Web部署方式搭建；
采用本地部署方式搭建时，所述客户端、服务商端和其他第三方之间通过一个Web服务器建立网络连接；
采用基于SaaS服务的纯Web部署方式搭建时，所述客户端、服务商端和其他第三方之间通过一个均衡服务器和多个Web服务器建立网络连接。
10.根据权利要求8所述5D计算机飞行计划的应用系统，其特征在于：所述5D计算机飞行计划的应用系统通过总线方式和多种数据治理工具来动态维护应用数据库的基础数据，通过微服务架构与若干生产系统集成连接以获取数据信息；所述生产系统包括：
动态控制系统，用于实现与航班计划和动态数据的同步，实时更新航班状态；
配载平衡系统，用于实时更新业载数据；
气象系统，用于实时获取气象资料；
机组管理系统，用于获取当班机组及机组资质，提示运行风险；
维修管理系统，用于获取飞机信息、MEL/CDL信息等；
运行风险控制系统，用于获取航班风险信息；
报文收发系统，用于实现实时地空通讯、飞机跟踪等；
运行成本分析系统，用于获取其他运行成本数据；
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