CN102496313A - 监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法，通过对基于历史飞行计划数据挖掘的经验起飞时间修正、对过点时间对预测轨迹的修正、对过点位置对预测轨迹的修正以及对指令高度对预测轨迹的修正，达到能够较准确修正飞行器预测轨迹的效果。

Description

监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法

技术领域

本发明涉及一种数据修正方法，特别是一种对飞行器计划预测轨迹的修正方法。

背景技术

计划预测轨迹可以让空中交通管制员和飞行服务相关职能部门能够提前掌握飞行器的动态，计划预测轨迹的准确程度将很大程度影响制定决策的可行性和有效性。计划预测轨迹的产生现行领域中是通过构建飞机性能模型去推算的，但预测结果和实际运行结果存在一定的差异，要想计划预测轨迹能够应用实施，就必须使用辅助的修正。

因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种提高对交通状态的预测与判断准确性的道路交通状态识别方法。

为实现上述目的，本发明道路交通状态识别方法可采用如下技术方案：

一种监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法，该方法包括以下方面：

(1)基于经验起飞时间的起飞时间修正：建立对每个飞行器多次飞行的飞行时间对象集合：

T(obj，i，w)＝{t_i}

其中obj为飞行器，w为飞行器对应的气象环境，n为飞行总次数，i为大于0的自然数，{t_i}为飞行器的多次实际起飞时间的集合，由该每个飞行器多次飞行的飞行时间对象集合得出该飞行器的经验起飞时间，并将经验起飞时间用于预测轨迹的时间修正；

(2)通过过点时间对预测轨迹的时间修正：项目中雷达处理模块将雷达探测到飞行器实时数据，包括时间、位置、速度、航向等信息，通知轨迹预测模块；系统根据雷达修正过点时间，将点和预测的4D轨迹点集合进行匹配，跟匹配点的预测时间进行误差判定，对误差偏差大于允许范围的点进行时间调整；

(3)通过过点位置对预测轨迹的位置修正：在雷达报告飞行器当前位置高度有效的前提下，根据计划信息中对原本航路的描述，将雷达位置修正情况细分为两种情况处理：在航路附近的雷达位置修正处理以及航路之外的雷达位置修正处理；

航路附近的雷达位置修正为：利用雷达报告的飞行器当前飞行位置高度等信息去匹配上一次产生的模型数据中最为匹配的一个数据节点，匹配后，根据雷达修正数据，统一对后续的数据节点进行时间的重新推算；

航路之外的雷达位置修正处理首先也需要一个数据的配对，设飞行器偏出航路后会以最近的路程重新飞回到航路上，并继续航路飞行，这样，在飞行器当前位置到以最短路程飞回到航路上的点之间存在一个数据空白，利用两点位置关系数据信息，可以将这个数据空白补充，最后，将后续数据节点根据之前的“补充”飞行情况，在数据信息上进行一个重新的推算；

(4)通过指令高度信息对预测轨迹的修正：通过预设的指令飞行器高度信息和水平轨迹的整合最终可以形成新的预测轨迹。

相对于现有技术，本发明考虑了航班计划预测轨迹在实施过程中和实际轨迹的偏离情况，并总结了偏离情况的集中表现；本发明对计划预测轨迹的偏离点进行分析，并提取了能够修正误差的数据，分别阐述了对计划预测轨迹的修正方法；使用监视数据对计划轨迹的单方面修正或综合修正将弥补现有轨迹修正的不足，提高了计划预测轨迹的准确性。

附图说明

图1为飞行器偏离航路示意图。

图2为对图1所示航路修正后的飞行器航路示意图。

图3为指令高度对预测轨迹的修正示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明提供了一种监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法，飞行器计划轨迹实施过程中可以使用下述四个方面对预测模型和结果进行修正，能很大程度提高飞行器计划轨迹的准确性。

(1)基于经验起飞时间的起飞时间修正：

因预起时间和实起时间不同对预测轨迹造成的偏离，在管制系统等实时空管系统中收到DEP(飞行器起飞报)报后对预测轨迹进行时间修正，但对于注重提前预测的流量管理系统，根据DEP的时间修正触发的时机已经迟于制定流量管理决策的时间。而使用经验起飞时间能够较早实现对计划实施时间的修正，因为绝大多数的飞行器每次的起飞时间一致性很高，但是我们不能忽略非规律性的飞行器起飞时间跳变。

经验起飞时间的积累过程是通过对历史飞行计划进行积累，建立数据仓库，并定期对相同飞行器不同季飞行计划进行起飞时间的挖掘，形成经验起飞时间。

通过飞行器号、起降机场、实际起飞时间(格式为年月日时分秒)、机型和轨迹信息的轨迹号作为唯一对象的标识将起飞时间封装到该飞行器集合中。对同一个飞行器，在一段时间(比如一个月)内可能有多次飞行，故封装的对象集合有多个：

T(obj，i，w)＝{t_i}

其中obj为飞行器，w为飞行器对应的气象环境，n为飞行总次数，i为大于0的自然数，{t_i}为飞行器的多次实际起飞时间的集合，由该每个飞行器多次飞行的飞行时间对象集合得出该飞行器的经验起飞时间，并将经验起飞时间用于预测轨迹的时间修正。

(2)通过过点时间对预测轨迹的时间修正：

项目中雷达处理模块将雷达探测到飞行器实时数据，包括时间、位置、速度、航向等信息，通知轨迹预测模块；系统根据雷达修正过点时间，将点和预测的4D轨迹点集合进行匹配，跟匹配点的预测时间进行误差判定，对误差偏差大于允许范围的点进行时间调整；对未匹配的点先进行位置修正，见错误！未找到引用源。节错误！未找到引用源。，其后进行时间修正。

二次雷达的扫描周期一般是4秒，在进行轨迹预测的基础上，假设雷达观测的点位置和预测轨迹位置差异在可接受范围内，重点对飞行航线经过的计划报告点、模型预测的关键点和转折点进行过点时间校对，并根据时间的差异，修正预测轨迹此后的所有点时间。

(3)通过过点位置对预测轨迹的位置修正：

在雷达报告飞行器当前位置高度有效的前提下，根据计划信息中对原本航路的描述，又可以将雷达位置修正情况细分为两种情况处理：在航路附近的雷达位置修正处理以及航路之外的雷达位置修正处理。

航路附近的雷达位置修正处理相对简单，即：利用雷达报告的飞行器当前飞行位置高度等信息去匹配上一次产生的模型数据中最为匹配的一个数据节点，匹配后，根据雷达修正数据，统一对后续的数据节点进行时间的重新推算等。

航路之外的雷达位置修正处理首先也需要一个数据的配对，不过在数据配对后，不是简单重新计算后续数据节点的时间数据，而需要将“缺失”数据补齐后再对后续数据节点数据进行重新推算。我们假设：飞行器偏出航路后会以最近的路程重新飞回到航路上，并继续航路飞行。这样，在飞行器当前位置到未来我们预计的飞行器以最短路程飞回到航路上的点之间就存在一个数据的空白。利用两点位置关系等数据信息，可以将这个数据空白补充。最后，将后续数据节点根据之前的“补充”飞行情况，在路程，时间等数据信息上进行一个重新的推算即可。

例如某飞行器在飞行过程中，雷达探测实际经过的点超出航路宽度，如图1点A为飞行器在航路的偏离点，补充A点为飞行途经点，如图2，对A点和后续点进行轨迹预测。

(4)通过指令高度信息对预测轨迹的修正：

模型构建的航空器飞行的几个阶段中，在无特殊情况的条件下，航路飞行默认是平飞过程，速度、高度保持不变；但在实际飞行过程中，航路飞行阶段，管制员会根据飞行冲突情况的出现，通过指令高度指挥飞行器改变飞行高度层避开冲突，在此基础上同样须对预测轨迹进行调整：爬升(或下降)到CFL(管制指令高度)高度的过程、平飞到达开始结束点的过程、爬升(或下降)到最后结束点的过程。图3以一个实例比较醒目的表示以上叙述的三个过程航空器以等马赫速爬升或下降。

当上述三个过程全部完成后，通过和水平轨迹的整合最终可以形成新的预测轨迹，较之没有修正的原始预测轨迹数据相比，这样的数据将更加贴近真实飞行器当前和未来的飞行情况。

综上所述，本发明监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法结合飞行器实际飞行的过程数据，采用多种方法，修正计划预测轨迹。

1)基于历史飞行计划数据挖掘的经验起飞时间：在实施前降低飞行电报中飞行器的起飞时间和实际起飞时间的偏差。

2)过点时间对预测轨迹的修正：使用实际飞行器飞行过程中雷达监测的重要位置点时间信息来调整预测轨迹。

3)过点位置对预测轨迹的修正：使用实际飞行器飞行过程中雷达监测的重要位置点位置信息来调整预测轨迹。

4)指令高度对预测轨迹的修正：使用管制指令高度来调整预测轨迹。

相对于现有技术，本发明具有如下有点：

首先，本发明考虑了航班计划预测轨迹在实施过程中和实际轨迹的偏离情况，并总结了偏离情况的集中表现；

其次，本发明对计划预测轨迹的偏离点进行分析，并提取了能够修正误差的数据，分别阐述了对计划预测轨迹的修正方法；

最后，使用监视数据对计划轨迹的单方面修正或综合修正将弥补现有轨迹修正的不足，提高了计划预测轨迹的准确性。

Claims (1)

1.一种监视数据对飞行器计划预测轨迹的修正方法，其特征在于：该方法包括以下方面：

(1)基于经验起飞时间的起飞时间修正：建立对每个飞行器多次飞行的飞行时间对象集合：

T(obj，i，w)＝{t_i}

其中obj为飞行器，w为飞行器对应的气象环境，n为飞行总次数，i为大于0的自然数，{t_i}为飞行器的多次实际起飞时间的集合，由该每个飞行器多次飞行的飞行时间对象集合得出该飞行器的经验起飞时间，并将经验起飞时间用于预测轨迹的时间修正；

(2)通过过点时间对预测轨迹的时间修正：项目中雷达处理模块将雷达探测到飞行器实时数据，包括时间、位置、速度、航向等信息，通知轨迹预测模块；系统根据雷达修正过点时间，将点和预测的4D轨迹点集合进行匹配，跟匹配点的预测时间进行误差判定，对误差偏差大于允许范围的点进行时间调整；

(3)通过过点位置对预测轨迹的位置修正：在雷达报告飞行器当前位置高度有效的前提下，根据计划信息中对原本航路的描述，将雷达位置修正情况细分为两种情况处理：在航路附近的雷达位置修正处理以及航路之外的雷达位置修正处理；

航路附近的雷达位置修正为：利用雷达报告的飞行器当前飞行位置高度等信息去匹配上一次产生的模型数据中最为匹配的一个数据节点，匹配后，根据雷达修正数据，统一对后续的数据节点进行时间的重新推算；

航路之外的雷达位置修正处理首先也需要一个数据的配对，设飞行器偏出航路后会以最近的路程重新飞回到航路上，并继续航路飞行，这样，在飞行器当前位置到以最短路程飞回到航路上的点之间存在一个数据空白，利用两点位置关系数据信息，可以将这个数据空白补充，最后，将后续数据节点根据之前的“补充”飞行情况，在数据信息上进行一个重新的推算；

(4)通过指令高度信息对预测轨迹的修正：通过预设的指令飞行器高度信息和水平轨迹的整合最终可以形成新的预测轨迹。

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