CN101308609A - 利用虚拟领航机进行空中交通管制系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明系一种利用虚拟领航机进行空中交通管制系统及其运行方法：首先在三维电子地图上输入各航班进出本管制区所允许使用的航路、跑道、滑行道、停机位，以及各种机型在各航路上的飞行数据，管制员根据飞行计划在电子地图上为各航班选定相应的航线形成飞行预案；据预案，系统在计算机上为每架飞机建立一虚拟领航机，并推算出各虚拟领航机每秒应行进的位置，同时利用现有管制系统提供飞机当前的实际位置；系统不断地进行比对，当发现某架飞机的实际位置与虚拟位置出现偏差并超出设定的飞行偏差报警阀值时，系统即发出报警提示。本发明既可提高机场跑道利用效率、减少飞机空中盘旋等待时间，又能极大地减轻管制员和飞行员的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及空中交通管制中的一种进行空中交通指挥调度的系统及其运行方法。
背景技术
随着世界经济一体化的速度加快，世界航空业得到了快速发展，目前采用的程序导航、雷达导航、自动相关监视等空中交通管制系统已满足不了当前人们对航空出行安全快捷的需求。我国繁忙机场经常因管制手段落后，不能充分发挥跑道效率，导致空中交通拥堵。国外发达国家机场也时有发生起飞、降落飞机进入该机型禁用跑道、地面提前开机在滑行道走走停停排队等待起飞、空中盘旋等待降落、空中或地面刮碰等现象。采用目前已有的空中管制手段已不能彻底避免上述事件发生。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术之不足，提供一种利用虚拟领航机进行空中交通管制系统及其运行方法，旨在减轻地面管制员及飞行员工作量，同时提高跑道单位时间放行能力、节省航油、保护环境。
本发明的基本思路是：在计算机的显示终端上，实时地显示由现有空中交通管制系统实时提供的本管制区域内所有飞机位置信息。同时根据每架飞机的飞行预案，为每架飞机配备一个虚拟领航机。虚拟领航机严格按照事先制定的飞行预案引领飞机飞行，每个定位周期都能对飞行姿态进行修正，引领飞机由管制区边缘经终端区、进近点、进入降落程序、滑出跑道、进入滑行道行至停机位。反之，该系统亦可根据跑道的占用情况推算出请求出港的飞机多长时间后可以开机，管制员根据系统提示下达开机命令后，由虚拟领航机按照预案引领飞机由停机位经滑行道到达预案指定的跑道，起飞后引领该飞机离开本管制区。当飞机当前实际位置与虚拟领航机位置发生偏移时，系统自动发出报警信号和提示信息，自动提示管制员向飞行员发出修正航向指令，或将该信息直接发送到该飞机的机载数据终端显示器上，由飞行员根据管制员下达的修正航向和速度的指令或根据机载数据终端显示器显示的偏差值修正飞机的位置。
本发明是这样实现的：
系统由现有空中管制系统提供的实际飞机当前位置信息数据输入接口、基础数据库及虚拟领航机领航单元组成。
首先需要建立必要的基础数据，主要包括三维电子地图或基本信息数据表、飞机分段运动数据数据库、飞机进出港过程预案数据库、任务进程数据表。
三维电子地图或基本信息数据表：用于建立和动态显示本管制区范围内的各种信息。包括建立管制区、终端区和进近区范围信息；建立机场跑道路径段信息并编号；各跑道对应的进入降落程序点位置、跑道起飞点位置等信息；建立运动路径段信息，即在三维电子地图上画出或在基本信息数据表上显示本管制区内所有航路和机场地面所有滑行道的路径，并按节点分段、编号，所有运动路径段编号都是唯一的，相邻的运动路径段相互连接；可动态显示管制区内的所有飞机的当前实际位置并自动数据标注等。三维电子地图三维坐标系使用经度、纬度和高度。在终端上显示时，使用二维平面坐标系，即经度和纬度，高度则通过目标不同的颜色来显示，从0至10000米使用红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色过渡来表示，以方便观看。在三维电子地图上显示实际飞机位置时，旁边同时数字标注该飞机的航班编号、飞机号、经度、纬度、高度等参数。
飞机分段运动数据库：用于保存各机型的飞机进出本管制区时，在各飞行段或滑行段的运动数据，即各航班、各机型在降落或起飞时，在本管制区内的空中、跑道及滑行道上，以秒为单位的每一相对时刻应处的位置，主要字段包括运动路径段编号、机型、相对时刻、对应经度、对应纬度、对应高度、特殊点标志等。特殊点标志为1表示跑道占用、特殊点标志为0表示未占用跑道(在空中飞行或在滑行道滑行)、特殊点标志为2表示该点为降落航班的进近点。飞行数据可通过飞行记录获得，并通过电子地图画图方式或基本信息数据表录入方式输入到数据库中。
飞机进出港过程预案数据库：用于建立和保存本管制区内所有飞机的运动过程预案。可通过电子地图画图方式或表格数据录入方式输入，主要字段包括：航班日期、航班编号、机型、进港或出港标志、计划进港或出港时间、使用跑道编号、所途径的运动路径段编号等。每建立一条飞机进出港过程预案记录，系统立即根据该预案修改任务进程数据表。进港或出港标志为1表示进港降落任务、为2表示出港起飞任务、为0表示过境无起降任务。
任务进程数据表：用于为当前时刻正在执行或尚未执行的航班建立虚拟领航机数据，主要字段包括：激活标志、航班日期、航班编号、进港或出港标志、使用跑道号、虚拟领航机时间t、虚拟领航机经度x、虚拟领航机纬度y、虚拟领航机高度z、实际飞机经度e、实际飞机纬度n、实际飞机高度h、特殊点标志等。任务进程数据表中，虚拟领航机的虚拟领航机时间t、虚拟领航机经度x、虚拟领航机纬度y、虚拟领航机高度z等运动数据，由系统根据飞机进出港过程预案数据库中定义的该飞机所途径的运动路径段编号的先后顺序，到飞机分段运动数据库中提取所相应的各段的运动数据并连接而生成；实际飞机经度e、实际飞机纬度n、实际飞机高度h等运动数据由现有空中管制系统提供的飞机当前实时位置信息数据输入接口输入并根据当前系统时间填写。激活标志为0表示该任务尚未被激活，激活标志为1表示该任务已被激活。在虚拟领航机未被激活之前，所有虚拟领航机时间均为相对时间。
当一架飞机按照计划进入本管制区或发出离开停机位准备起飞请求时，管制员用鼠标点击该目标，系统立即将任务进程数据表中该飞机所有记录的激活标志置为1，从而激活该飞机的虚拟领航机，并在电子地图上显示该飞机的虚拟领航机。
对于进港和过境飞机而言，当管制员确定该飞机已进入本管制区后，既可通过鼠标激活该飞机的虚拟领航机，既将任务进程数据表中该虚拟领航机的起始的虚拟领航机时间设定为当前时间，并将其在任务进程数据表中随后的虚拟领航机时间自动换算和更新为绝对时间；对于出港飞机而言，当管制员确定该飞机可以离开停机位进入起飞程序后，既可通过鼠标激活该飞机的虚拟领航机。
虚拟领航机领航单元每秒运行1次，用于检查当前任务进程数据表中所有虚拟领航机被激活的任务的飞机实际飞行位置与虚拟领航机位置间的偏差是否超出预设的偏差报警阀值，超出则发出报警提示。飞机在空中飞行时使用空中偏差报警阀值，分为空中经度偏差报警阀值sx、空中纬度偏差报警阀值sy、空中高度偏差报警阀值sh，飞机在地面滑行时由于速度慢、空间小，要求得偏差报警阀值小，故使用地面偏差报警阀值，分为地面经度偏差报警阀值gx和地面纬度偏差报警阀值gy。偏差报警阀值可根据需要预先设定，精度要求越高，设置的偏差报警阀值应越小。
虚拟领航机领航单元的流程图如附图1所示，首先设i＝1，然后①检查任务进程数据表中第i个虚拟领航机被激活的任务，无则退出本单元，有则从任务进程数据表中读取该虚拟领航机当前系统时间对应的记录，令xi＝该记录的虚拟领航机经度x、yi＝该记录的虚拟领航机纬度y、zi＝该记录的虚拟领航机高度z、ei＝该记录的实际飞机经度e、ni＝该记录的实际飞机纬度n、hi＝该记录的实际飞机高度h，然后在三维电子地图上显示此时该虚拟领航机所处的位置和位置信息xi、yi、zi，以及该飞机的实际位置和位置信息ei、ni、hi；然后②若zi大于0，则分别检查|ei-xi|是否大于空中经度偏差报警阀值sx、|ni-yi|是否大于空中纬度偏差报警阀值sy、|hi-zi|是否大于空中高度偏差报警阀值sh，若zi不大于0，则检查|ei-xi|是否大于地面经度偏差报警阀值gx、|ni-yi|是否大于地面纬度偏差报警阀值gy，任何一项偏差超出偏差报警阀值时即立刻报警并显示具体偏差值，未超出偏差报警阀值则不显示具体偏差值也不报警；然后③i＝i+1，再返回到步骤①。当飞机的当前实际位置与虚拟领航机间的运行差距小于偏差报警阀值后，系统即停止报警提示。
为保持任务进程数据表短小，每个飞行任务完成后可将表中该任务的所有记录删除，亦可转存到备用数据库或数据文件中以备查。
当有多架飞机在执行飞行任务或发出任务请求时，在确保安全的前提下，减少飞机的等待时间、缩短飞机起降的时间间隔、充分发挥跑道的利用率是非常必要的，特别是飞行任务繁忙的机场。实施本发明时本系统在每个虚拟领航机被激活后，还可以立即调用任务排序单元来进行任务排序，并根据任务排序结果调整任务进程数据表中各虚拟领航机的飞行数据。
任务排序即根据飞机起降的最小安全时间间隔，为当前待起降的虚拟领航机自动排出最佳的起降顺序和起降时间，从而实现跑道的最高利用率。两架飞机先后起降的最小安全时间间隔根据先降后起、先起后降、两架均为降落或两架均为起飞四种情况有四个设置值，分别为先降后起最小安全时间间隔T12(即前机离开跑道与后机进入跑道之间的最小时间间隔，通常为0)、先起后降最小安全时间间隔T21(前机腾空离开跑道与后机着陆进入跑道之间的最小时间间隔，通常为1.5分钟)、两降最小安全时间间隔T11(即前机离开跑道与后机着陆进入跑道之间的最小时间间隔，通常为2分钟)或两起最小安全时间间隔T22(即前机腾空离开跑道与后机进入跑道之间的最小时间间隔，通常为1.5分钟)。任务排序单元的流程图如附图2所示，入口参数为航班编号，出口参数为任务排序完成标志。任务排序开始时首先将任务排序完成标志初始化为1。
若本航班任务为进港航班，则从任务进程数据表中读取该组任务飞行数据中特殊点标志由0变为1的记录的虚拟领航机时间TL(即本任务的着陆点时间)，然后从任务进程数据表激活标志为1的记录中分步进行如下检查处理：①检查本任务降落时间TL前最近一个非过境飞行任务是进港任务还是出港任务，如果没有则跳过本步骤，如果是进港任务则判断本任务降落时间TL是否大于等于前任务飞机降落后离开跑道的时间Tq+T11，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T11-TL，如果是出港任务则判断本任务降落时间TL是否大于等于前任务飞机起飞后离开跑道的时间Tq+T21，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T21-TL。然后②检查本任务特殊点标志由1变为0的记录的虚拟领航机时间Tu(即本任务降落后离开跑道的时间)后最近一个飞行任务是进港任务还是出港任务，如果没有则跳过本步骤，如果是进港任务则判断本任务降落后离开跑道时间Tu+T11是否小于等于后任务飞机降落时间Tq，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T11-Tu并将任务排序完成标志置为0，如果是出港任务则判断本任务降落后离开跑道时间Tu+T12是否小于等于后任务飞机进入跑道时间Tq，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T12-Tu并将任务排序完成标志置为0。
若本航班任务为出港航班，则从任务进程数据表中读取该组任务飞行数据中特殊点标志由0变为1的记录的虚拟领航机时间TL(即本任务的进入跑道点时间)，然后从任务进程数据表激活标志为1的记录中分步进行如下检查处理：①检查本任务进入跑道点时间TL前最近一个非过境飞行任务是进港任务还是出港任务，如果没有则跳过本步骤，如果是进港任务则判断本任务进入跑道点时间TL是否大于等于前任务飞机降落后离开跑道的时间Tq+T12，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T12-TL；如果是出港任务则判断本任务进入跑道点时间TL是否大于等于前任务飞机起飞后离开跑道的时间Tq+T22，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T22-TL。然后②检查本任务飞行数据中特殊点标志由1变为0的记录的虚拟领航机时间Tu(即本任务起飞离开跑道的时间)后最近一个飞行任务是进港任务还是出港任务，如果没有则跳过本步骤，如果是进港任务则判断本任务起飞离开跑道的时间Tu+T21是否小于等于后任务飞机降落时间Tq，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T21-Tu并将任务排序完成标志置为0，如果是出港任务则判断本任务起飞离开跑道的时间Tu+T22是否小于等于后任务飞机进入跑道时间Tq，否则说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T22-Tu并将任务排序完成标志置为0。
上述处理完成之后，退出任务排序单元。
综上所述，本发明优点在于：①保证了飞机在飞行过程中，都能严格按照预案规定的时间到达规定的位置，从而保证了飞机能在保持最小安全间隙(误差在秒级范围)的情况下进行起飞或降落；②能避免飞机在起飞或降落时误入跑道；③能避免飞机空中或地面互相刮碰；④减少飞机空中排队等待降落现象；⑤能减少地面飞机提前开车在滑行道上排队等待起飞时间；⑥减轻了管制员和飞行员的工作量。
附图说明
附图1虚拟领航机领航单元流程图。
附图2任务排序单元流程图。
具体实施方式
下面给出本发明的一个实施例。
首先建立三维电子地图。
设定系统参数如下：空中经度偏差报警阀值sx＝0.001度、空中纬度偏差报警阀值sy＝0.001度、空中高度偏差报警阀值sh＝100米，地面经度偏差报警阀值gx＝0.00001度和地面纬度偏差报警阀值gy＝0.00001度；设定先降后起最小安全时间间隔T12＝10秒、先起后降最小安全时间间隔T21＝90秒、两降最小安全时间间隔T11＝120秒、两起最小安全时间间隔T22＝90秒；设定空中飞行飞机的最小安全间隔为最小高度差Csh＝300米或最小平面相距Cs＝10000米，机场地面运动飞机最小相距Cg＝100米。设Tk＝30秒。
假定已建立飞机分段运动数据库，其中包含机型为A320的飞机降落时在310011、210001路径段的运动数据：
运动路径 机型 相对 对应经度 对应纬度 对应高度 特殊点标
段号 时刻 志
310011 A320 0 121.36541 38.54632 880 0
310011 A320 1 121.36552 38.54626 875 0
310011 A320 2 121.36563 38.54620 870 0
310011 A320 3 121.36574 38.54614 865 0
310011 A320 4 121.36585 38.54608 860 0
310011 A320 5 121.36596 38.54602 855 0
310011 A320 6 121.36607 38.54596 850 0
310011 A320 7 121.36618 38.54590 845 0
… … … … … … …
210001 A320 0 121.36861 38.54375 30 0
210001 A320 1 121.36872 38.54369 25 0
210001 A320 2 121.36883 38.54363 20 0
210001 A320 3 121.36894 38.54357 15 0
210001 A320 4 121.36905 38.54351 10 0
210001 A320 5 121.36916 38.54345 5 0
210001 A320 6 121.36927 38.54339 0 1
210001 A320 7 121.36938 38.54333 0 1
210001 A320 8 121.36949 38.54327 0 1
… … … … … … …
假定已建立飞机进出港过程预案数据库，其中包含CX656航班进港全过程预案：
航班日期 航班编号 飞机号 机型 进港 计划进港 使用 所途径的运动路径
或出 或出港时 跑道 段编号
港 间 编号
20061025 CX656 12345 A320 1 10:20:00 1 310011 310012
210001 210002
20061025 CY752 54321 A300 1 10:30:00 1 310011 310012
210001 210002
… … … … … …
系统根据CX656航班在飞机进出港过程预案数据库中定义的所途径的运动路径段编号的先后顺序，到飞机分段运动数据库中提取所相应的各段的运动数据并连接而生成任务进程数据并添加到任务进程数据表中，此时的虚拟领航机时间t为相对时间，因尚未有飞机的实时位置数据故实际飞机经度e、实际飞机纬度n、实际飞机高度h这三个字段为空，如下表所示：
激 航班日期 航班 进使 虚拟领 虚拟领航 虚拟领航 虚 实 实 实 特
活 编号 港用 航机时 机经度x 机纬度y 拟 际 际 际 殊
标 或 跑 间t 领 飞 飞 飞 点
志 出 道 航 机 机 机 标
港 号 机 经 纬 高 志
高 度 度 度 r
度 e n h
z
0 20061025 CX656 1 1 0:0:0 121.36541 38.54632 880 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:1 121.36552 38.54626 875 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:2 121.36563 38.54620 870 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:3 121.36574 38.54614 865 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:4 121.36585 38.54608 860 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:5 121.36596 38.54602 855 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:6 121.36607 38.54596 850 0
0 20061025 CX656 1 1 0:0:7 121.36618 38.54590 845 0
… … … … … … … … … … … … …
0 20061025 CX656 1 1 0:10:40 121.36754 38.54543 220 2
… … … … … … … … … … … … …
0 20061025 CX656 1 1 0:11:42 121.36861 38.54375 30 0
0 20061025 CX656 1 1 0:11:43 121.36872 38.54369 25 0
0 20061025 CX656 1 1 0:11:44 121.36883 38.54363 20 0
0 20061025 CX656 1 1 0:11:45 121.36894 38.54357 15 0
0 20061025 CX656 1 1 0:11:46 121.36905 38.54351 10 0
0 20061025 CX656 1 1 0:11:47 121.36916 38.54345 5 0
0 20061025 CX656 1 1 0:11:48 121.36927 38.54339 0 1
0 20061025 CX656 1 1 0:11:49 121.36938 38.54333 0 1
0 20061025 CX656 1 1 0:11:50 121.36949 38.54327 0 1
… … … … … … … … … … … … …
0 20061025 CX656 1 1 0:12:27 121.36920 38.54346 0 1
0 20061025 CX656 1 1 0:12:28 121.36921 38.54345 0 0
0 20061025 CX656 1 1 0:12:29 121.36922 38.54344 0 0
… … … … … … … … … … … … …
假定10:15:30该航班进入本管制区，管制员用鼠标点击该目标，系统立即启动虚拟领航机激活单元以激活该任务。首先将任务进程数据表中该飞机所有记录的激活标志置为1，并在电子地图上显示该飞机的虚拟领航机，并将任务进程数据表中该虚拟领航机的所有虚拟领航机时间加上当前系统时间，以将相对的虚拟领航机时间自动换算和更新为绝对时间，如下表所示：
激 航班日期 航班 进 使 虚拟领航 虚拟领航 虚拟领航 虚 实 实 实 特
活 编号 港 用 机时间t 机经度x 机纬度y 拟 际 际 际 殊
标 或 跑 领 飞 飞 飞 点
志 出 道 航 机 机 机 标
港 号 机 经 纬 高 志
高 度 度 度 r
度 e n h
z
1 20061025 CX656 1 1 10:15:30 121.36541 38.54632 880 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:31 121.36552 38.54626 875 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:32 121.36563 38.54620 870 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:33 121.36574 38.54614 865 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:34 121.36585 38.54608 860 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:35 121.36596 38.54602 855 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:36 121.36607 38.54596 850 0
1 20061025 CX656 1 1 10:15:37 121.36618 38.54590 845 0
… … … … … … … … … … … … …
1 20061025 CX656 1 1 10:26:10 121.36754 38.54543 220 2
… … … … … … … … … … … … …
1 20061025 CX656 1 1 10:27:12 121.36861 38.54360 30 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:13 121.36870 38.54359 25 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:14 121.36878 38.54358 20 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:15 121.36885 38.54357 15 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:16 121.36894 38.54356 10 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:17 121.36899 38.54355 5 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:18 121.36903 38.54354 0 1
1 20061025 CX656 1 1 10:27:19 121.36906 38.54353 0 1
1 20061025 CX656 1 1 10:27:20 121.36908 38.54352 0 1
… … … … … … … … … … … … …
1 20061025 CX656 1 1 10:27:57 121.36920 38.54346 0 1
1 20061025 CX656 1 1 10:27:58 121.36921 38.54345 0 0
1 20061025 CX656 1 1 10:27:59 121.36922 38.54344 0 0
… … … … … … … … … … … … …
然后，系统立即调用任务排序单元来进行任务排序，任务排序单元的入口参数为航班编号“CX656”，任务排序开始时首先将任务排序完成标志初始化为1。假定此时没有其它已经激活的任务。因为本航班任务的进港或出港字段为1，表示为进港航班，则从任务进程数据表中读取该组任务飞行数据中特殊点标志由0变为1的记录的虚拟领航机时间TL，TL＝10:27:18，以及其到达进近点时间(即特殊标志点为2的时间)te＝10:26:10，然后从任务进程数据表激活标志为1的记录中分步进行如下检查处理：①检查本任务降落时间TL前是否有其它已经激活的非过境任务，因为没有故跳过本步骤，然后②检查本任务降落后离开跑道时间Tu后是否有其它已经激活的非过境任务，因为没有故也跳过本步骤。上述处理完成之后，退出任务排序单元，返回参数为任务排序完成标志，任务排序完成标志仍为1。系统检查任务排序单元的返回参数，为1则表示排序已经完成。
虚拟领航机的领航功能是靠每秒运行1次的虚拟领航机领航单元完成的。虚拟领航机领航单元首先设i＝1，然后①检查任务进程数据表中第i个虚拟领航机被激活的任务，无则退出本单元，有则从任务进程数据表中读取该虚拟领航机当前系统时间对应的记录，令xi＝该记录的虚拟领航机经度x、yi＝该记录的虚拟领航机纬度y、zi＝该记录的虚拟领航机高度z、ei＝该记录的实际飞机经度e、ni＝该记录的实际飞机纬度n、hi＝该记录的实际飞机高度h，然后在三维电子地图上显示此时该虚拟领航机所处的位置和位置信息xi、yi、zi，以及该飞机的实际位置和位置信息ei、ni、hi；然后②若zi大于0，则分别检查|ei-xi|是否大于空中经度偏差报警阀值sx、|ni-yi|是否大于空中纬度偏差报警阀值s y、|hi-zi|是否大于空中高度偏差报警阀值sh，若zi不大于0，则检查|ei-xi|是否大于地面经度偏差报警阀值gx、|ni-yi|是否大于地面纬度偏差报警阀值gy，任何一项偏差超出偏差报警阀值时即立刻报警并显示具体偏差值，未超出偏差报警阀值则不显示具体偏差值也不报警；然后③i＝i+1，再返回到步骤①。
这样，管制员既可方便地监视各飞机的飞行情况，并根据本系统的提示向飞机发出指挥指令。
假定10:16:45时，CY752航班进入本管制区，管制员用鼠标点击该目标，系统立即启动虚拟领航机激活单元以激活该任务。首先将任务进程数据表中该飞机所有记录的激活标志置为1，并在电子地图上显示该飞机的虚拟领航机，并将任务进程数据表中该虚拟领航机的所有虚拟领航机时间加上当前系统时间，以将相对的虚拟领航机时间自动换算和更新为绝对时间，假定如下表所示：
激 航班日期 航班编 进 使 虚拟领航 虚拟领航 虚 拟 领 虚 实 实 实 特
活 号 港 用 机时间t 机经度x 航 机 纬 拟 际 际 际 殊
标 或 跑 度 y 领 飞 飞 飞 点
志 出 道 航 机 机 机 标
港 号 机 经 纬 高 志
高 度 度 度 r
度 e n h
z
1 20061025 CY752 1 1 10:16:45 121.36541 38.54632 880 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:46 121.36552 38.54626 875 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:47 121.36563 38.54620 870 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:48 121.36574 38.54614 865 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:49 121.36585 38.54608 860 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:50 121.36596 38.54602 855 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:51 121.36607 38.54596 850 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:52 121.36618 38.54590 845 0
… … … … … … … … … … … … …
1 20061025 CY752 1 1 10:27:20 121.36754 38.54543 220 2
… … … … … … … … … … … … …
1 20061025 CY752 1 1 10:28:27 121.36861 38.54360 30 0
1 20061025 CY752 1 1 10:28:28 121.36870 38.54359 25 0
1 20061025 CY752 1 1 10:28:29 121.36878 38.54358 20 0
1 20061025 CY752 1 1 10:28:30 121.36885 38.54357 15 0
1 20061025 CY752 1 1 10:28:31 121.36894 38.54356 10 0
1 20061025 CY752 1 1 10:28:32 121.36899 38.54355 5 0
1 20061025 CY752 1 1 10:28:33 121.36903 38.54354 0 1
1 20061025 CY752 1 1 10:28:34 121.36906 38.54353 0 1
1 20061025 CY752 1 1 10:28:35 121.36908 38.54352 0 1
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然后，系统立即调用任务排序单元来进行任务排序，任务排序单元的入口参数为航班编号“CY752”，任务排序开始时首先将任务排序完成标志初始化为1。本航班进港或出港标志为1，表示本航班任务为进港航班，则从任务进程数据表中读取该组任务飞行数据中特殊点标志由0变为1的记录的虚拟领航机时间TL(即本任务的着陆点时间)，TL＝10:28:33，以及其到达进近点时间(即特殊标志点为2的时间)te＝10:27:20，然后从任务进程数据表激活标志为1的记录中分步进行如下检查处理：①检查本任务降落时间TL前最近一个非过境飞行任务是进港任务还是出港任务，是航班CX656为进港任务，则判断本任务降落时间TL(TL＝10:28:33)是否大于等于前任务飞机降落后离开跑道的时间Tq+T11(Tq+T11＝10:27:58+120秒＝10:29:58)，否，说明安全间隙不够，将任务进程数据表中本任务所有的虚拟领航机时间推后Tq+T11-TL＝10:27:58+120秒-10:28:33＝85秒，则其在任务进程数据表中的记录变为如下表所示：
激 航班日期 航班编 进 使 虚拟领航 虚拟领航 虚 拟 领 虚 实 实 实 特
活 号 港 用 机时间t 机经度x 航 机 纬 拟 际 际 际 殊
标 或 跑 度y 领 飞 飞 飞 点
志 出 道 航 机 机 机 标
港 号 机 经 纬 高 志
高 度 度 度 r
度 e n h
z
1 20061025 CY752 1 1 10:18:10 121.36541 38.54632 880 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:11 121.36552 38.54626 875 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:12 121.36563 38.54620 870 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:13 121.36574 38.54614 865 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:14 121.36585 38.54608 860 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:15 121.36596 38.54602 855 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:16 121.36607 38.54596 850 0
1 20061025 CY752 1 1 10:18:17 121.36618 38.54590 845 0
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1 20061025 CY752 1 1 10:28:45 121.36754 38.54543 220 2
… … … … … … … … … … … … …
1 20061025 CY752 1 1 10:29:54 121.36878 38.54358 20 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:55 121.36885 38.54357 15 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:56 121.36894 38.54356 10 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:57 121.36899 38.54355 5 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:58 121.36903 38.54354 0 1
1 20061025 CY752 1 1 10:29:59 121.36906 38.54353 0 1
1 20061025 CY752 1 1 10:30:00 121.36908 38.54352 0 1
… … … … … … … … … … … … …
然后②检查本任务特殊点标志r由1变为0的记录的虚拟领航机时间Tu(即本任务降落后离开跑道的时间，假定Tu＝10:30:32)后最近一个飞行任务是进港任务还是出港任务，没有，则跳过本步骤。上述处理完成之后，退出任务排序单元，返回任务排序完成标志，此时任务排序完成标志为1。调整任务进程数据表中本航班在tn时刻以前的所有记录的虚拟领航机时间t，按如下方法进行修改：由于需要调速时间幅度为85秒，可用调速区间在进近点时间10:27:20和当前时间10:16:45之间为635秒，则按t＝t-(10:28:45-t)*85/635修改任务进程数据表，修改后如下表所示：
激 航班日期 航班编 进 使 虚拟领航 虚拟领航 虚 拟 领 虚 实 实 实 特
活 号 港 用 机时间t 机经度x 航 机 纬 拟 际 际 际 殊
标 或 跑 度y 领 飞 飞 飞 点
志 出 道 航 机 机 机 标
港 号 机 经 纬 高 志
高 度 度 度 r
度 e n h
z
1 20061025 CY752 1 1 10:16:45 121.36541 38.54632 880 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:46 121.36552 38.54626 875 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:47 121.36563 38.54620 870 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:48 121.36574 38.54614 865 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:50 121.36585 38.54608 860 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:51 121.36596 38.54602 855 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:52 121.36607 38.54596 850 0
1 20061025 CY752 1 1 10:16:53 121.36618 38.54590 845 0
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1 20061025 CY752 1 1 10:28:45 121.36754 38.54543 220 2
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1 20061025 CY752 1 1 10:29:54 121.36878 38.54358 20 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:55 121.36885 38.54357 15 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:56 121.36894 38.54356 10 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:57 121.36899 38.54355 5 0
1 20061025 CY752 1 1 10:29:58 121.36903 38.54354 0 1
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1 20061025 CY752 1 1 10:30:00 121.36908 38.54352 0 1
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然后，每秒运行1次的虚拟领航机领航单元将对这两个航班同时进行虚拟领航，发现偏差时立即发出报警以提示管制员。
Claims (9)
1、利用虚拟领航机进行空中交通管制系统，其特征是：由现有空中交通管制系统提供的实际飞机当前位置信息数据输入接口、基础数据库、虚拟领航机领航单元组成，
(1)、基础数据库包括三维电子地图或本管制区范围内基本信息数据表、飞机分段运动数据库、飞机进出港过程预案数据库、任务进程数据表，其中：
a、三维电子地图或基本信息数据表，建立并显示机场跑道路径段信息并编号、各跑道对应的进入降落程序点位置及跑道起飞点位置信息、管制区内所有航路和机场地面滑行道路径信息并按节点分段、编号、管制区内所有飞机当前的虚拟及实际位置信息，
b、飞机分段运动数据库，用于保存各机型飞机进出本管制区时在整个运动路径上每一相对时刻应处的位置，主要字段包括运动路径段编号、机型、相对时刻、对应经度、对应纬度、对应高度、特殊点标志，
c、飞机进出港过程预案数据库，用于建立和保存进出本管制区所有飞机的运动过程预案，主要字段包括航班日期、航班编号、机型、进港或出港标志、计划进港或出港时间、使用跑道编号、途经的各运动路径段编号，
d、任务进程数据表，用于为当前时刻正在执行或尚未执行的航班建立虚拟领航机数据，主要字段包括激活标志、航班日期、航班编号、进港或出港标志、使用跑道号、虚拟领航机时间t、虚拟领航机位置信息、实际飞机位置信息、特殊点标志，当一架飞机按计划进入或请求离开本管制区时，系统即可通过更置任务进程数据表中的激活标志而激活对应的虚拟领航机，
(2)、虚拟领航机领航单元每秒运行一次，用于检查当前任务进程数据表中所有被激活的虚拟领航机位置与对应的实际飞机位置间的偏差是否超出预设的偏差报警阀值，超出则发出报警提示。
2、根据权利要求1所述的空中交通管制系统，其特征是：基础数据库中若采用三维电子地图，三维坐标分别为经度、纬度、高度，在终端上显示时，显示经度和纬度的二维平面坐标系、高度通过目标不同的颜色标注。
3、根据权利要求1所述的空中交通管制系统，其特征是：飞机分段运动数据库及任务进程数据表中的特殊点标志为1时表示跑道占用、为0时表示未占用跑道、为2时表示该点为降落航班的进近点。
4、根据权利要求1所述的空中交通管制系统，其特征是：飞机进出港过程预案数据库及任务进程数据表中进港或出港标志为1表示进港降落任务、为2表示出港起飞任务、为0表示过境无起降任务。
5、根据权利要求1所述的空中交通管制系统，其特征是：任务进程数据表中的激活标志为0表示该任务未被激活，为1表示该任务已被激活。
6、根据权利要求1所述的空中交通管制系统，其特征是：设空中偏差报警阀值为空中经度偏差报警阀值sx、空中纬度偏差报警阀值sy、空中高度偏差报警阀值sh，地面偏差报警阀值为地面经度偏差报警阀值gx和地面纬度偏差报警阀值gy。
7、根据权利要求1所述的空中交通管制系统，其特征是：任务进程数据表中虚拟领航机位置信息为经度x、纬度y、高度z，实际飞机位置信息为经度e、纬度n、高度h。
8、利用虚拟领航机进行空中交通管制系统的运行方法，其特征是：
(1)逐个检查任务进程数据表中各个虚拟领航机被激活的任务，对已被激活者即调出该虚拟领航机当前系统时间对应的记录，然后在三维地图上或在基本信息数据表上显示此时该虚拟领航机及实际飞机各自所处位置信息，
(2)取虚拟领航机位置与实际飞机位置间距绝对值与所设空中偏差报警阀值进行比较判断，若大，则报警提示，否则继续运行。
9、根据权利要求8所述利用虚拟领航机进行空中交通管制系统的运行方法，其特征是：
(1)、设i＝1，检查任务进程数据表中第i个虚拟领航机被激活的任务，无则退出，有则读取该虚拟领航机当前系统时间对应的记录，令xi＝该记录的虚拟领航机经度x、yi＝该记录的虚拟领航机纬度y、zi＝该记录的虚拟领航机高度z、ei＝该记录的实际飞机经度e、ni＝该记录的实际飞机纬度n、hi＝该记录的实际飞机高度h，然后在三维电子地图上显示或在基本信息数据表上显示此时该虚拟领航机所处的位置信息xi、yi、zi及该实际飞机所处位置信息ei、ni、hi，
(2)、若zi＞0则检查是否|ei-xi|＞sx或|ni-yi|＞sy或|hi-zi|＞sh，若zi≤0则检查是否|ei-xi|＞gx或|ni-yi|＞gy，是则报警并显示具体偏差值，否则不报警，然后令i＝i+1，继续运行。
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