CN105976645B - 一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统其中，该方法包括：在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；当根据所述冲突运算的结果判断所述飞机存在中期冲突风险时，对所述飞机进行冲突告警。本发明实施例能够在管制员原有的管制意图基础上进行飞机中期冲突的探测和告警，给管制员提供比短期冲突更充分的时间进行指挥调节，提高了空中交通的安全性。

Description

一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统

技术领域

本发明涉及航空管制技术领域，具体而言，涉及一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统。

背景技术

目前，飞机在空中飞行时受到管制员的指挥；近年来，由于飞行航班数量的持续高速增长，空中交通的安全形势愈发严峻，由管制意图导致的飞行冲突事件屡有发生，对旅客和机组的生命安全财产造成了严重的威胁；飞机的冲突探测一般分为长期、中期和短期探测，长期、中期探测，目前现有的空管设备是雷达管制自动化系统，该系统能够实现短期冲突的告警功能，但是短期的冲突探测过程中，由于预留给管制员进行管制意图调整的时间较短，所以出现管制危险事件的比率较高；并且传统的短期冲突探测是基于飞机当前实际数据进行的冲突探测，没有有效的利用管制意图数据。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统。能够在管制意图数据基础上，实现对中期冲突探测告警，给管制员提供比短期冲突更充分的时间进行指挥调节，提高安全性。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法，包括：

在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；

根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；

当根据所述冲突运算的结果判断所述飞机存在中期冲突风险时，对所述飞机进行冲突告警。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：

所述根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险，包括：

分别以所述特定空域内的飞机作为建模对象，根据经过数据整合后所得到的数据建立所述飞机与其他飞机的关系模型；

将所述关系模型存储至关系模型数据库。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：

所述根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险，还包括：

选择中心飞机，判断所述中心飞机是否执行完管制意图数据中的管制指令；

如果执行完毕，则进一步判断所述中心飞机在未来特定时间段内是否存在与其他飞机发生轨道重叠的可能性，如果存在则判断所述飞机存在中期冲突风险。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：

所述根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险，还包括：

当所述中心飞机未执行完管制意图数据中的管制指令，则从所述关系模型数据库中提取所述中心飞机的关系模型；

将所述关系模型与关系规则冲突库中的参数模型进行比对，当所述关系模型与所述参数模型一致时，则判断所述飞机是否存在中期冲突风险。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：

所述方法还包括：根据所述冲突运算的结果，对发生冲突的飞机进行虚拟呈现。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：

所述方法还包括：对过去特定时间段内发生的所有冲突告警进行分类，分为：严重冲突告警、普通冲突告警和提醒三种类型，并分别进行统计分析，记录冲突发生的扇区以及时间段，形成综合分析报告。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于管制意图的中期冲突探测告警系统，包括：

数据采集处理模块，用于在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；

冲突运算模块，用于根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；

告警模块，用于当根据所述冲突运算的结果判断所述飞机存在中期冲突风险时，对所述飞机进行冲突告警。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：

所述冲突运算模块包括：

建模单元，用于分别以所述特定空域内的各飞机作为建模对象，根据经过数据整合后所得到的数据建立所述各飞机与其他飞机的关系模型；

存储单元，用于将所述关系模型存储至关系模型数据库。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中：

所述冲突运算模块，还包括：

判断单元，用于选择中心飞机，判断所述中心飞机是否执行完管制意图数据中的管制指令；

如果执行完毕，则进一步判断所述中心飞机在未来的特定时间段内是否存在与其他飞机的轨道重叠的可能性，如果存在则判断所述飞机存在中期冲突风险。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中：

所述冲突运算模块还包括：

提取单元，用于当所述中心飞机未执行完管制意图数据中的管制指令，则从所述关系模型数据库中提取所述中心飞机的关系模型；

比对单元，将所述关系模型与关系规则冲突库中的参数模型进行比对，当所述关系模型与所述参数模型一致时，则判断所述飞机是否存在中期冲突风险。

本发明实施例提供了一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统，能够通过采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将该数据进行整合，根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据冲突运算的结果判断飞机是否存在中期冲突风险；当根据冲突运算的结果判断飞机存在中期冲突风险时，对该飞机进行冲突告警，以提醒管制员在原有的管制意图基础上进行管制命令的更改，规避冲突；本发明实施例中的一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法，能够在管制员原有的管制意图基础上进行飞机中期冲突的探测和告警，给管制员提供比短期冲突更充分的时间进行指挥调节，提高了空中交通的安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种基于管制意图的中期冲突探测告警系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，飞机在空中飞行过程中都需要管制员进行空中管制引导，管制员为对空中飞机下达飞行命令的人员，管制意图即为管制员在空中交通管制时对空中飞机下达的飞行命令，该命令并被飞行员执行；该飞行命令对应飞机的高度、速度或飞行轨道的变化，可被量化；现有的飞行冲突探测只能做到短期冲突探测，该功能只能在冲突已经小于或者趋于小于设定时间间隔时，进行告警提示，由于短期冲突告警的探测周期短，留给管制员进行冲突规避的时间裕度比较小，并且传统的短期冲突探测是基于飞机当前实际数据进行的冲突探测，没有有效的利用管制意图数据，虚警率高；基于此，本申请提供的一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法及系统，以管制意图数据为基础，可以实现中期冲突探测告警，为管制员提供更充分的改变管制意图的时间，提高了空中飞行的安全性，其中，此处的中期冲突是以20分钟至30分钟为探测区间，。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法进行详细介绍。

如图1所示的实施例，本发明实施例中提供了一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法，该方法包括以下步骤：

S110、在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；

其中，综合航迹数据包括飞机的位置坐标、航向、飞行速度及飞行高度数据；上述将飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合，包括：将数据进行数据解析、将该数据进行数据相关化处理和将数据进行校验处理；

数据相关化处理是将同一个飞机的不同数据整合到一起，对于一架飞机而言，其数据包括飞机的计划数据、管制意图数据、飞行动态数据和综合航迹数据，这些数据共同组成了同一架飞机在空中的飞行数据，这些数据是从不同的机器设备上获取的，数据是分散的，数据相关就是把这些分散的数据以相同的航班标示整合到一起；

将数据进行校验处理，是指将当前时间周期的数据(一般为雷达周期)与上个时间周期的数据进行对比，当数据差在限定域值之内时，则认为数据正常；当数据差超过了限定阈值，则认为数据异常，此时校验不通过，重新进行数据的采集、解析、数据相关化处理和数据校验工作。

进一步的，上述数据相关化处理包括以下步骤：

步骤a：引接综合航迹数据，以综合航迹中的飞机为遍历对象，进行遍历；

步骤b：以每架飞机的航班号为唯一标示，查找飞行动态数据中是否存在该飞机，如果存在则将飞行动态数据关联该飞机；

步骤c：以航班号为关键字遍历管制意图库，如果存在管制意图，则进行相关处理；

步骤d：对数据进行校验处理，防止错误数据的出现；

相关数据是当前空域中的飞机集合，数据包括但不限于飞机的位置、速度、高度、航向、动态、以及管制意图；相关的数据以网络信号的形式在全系统组播发送，组播的地址由系统进行配置，组播内的设备可对相关数据进行接收处理。

S120、根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；

在特定空域内，选择处于该特定空域内的各个飞机作为建模对象，分别进行建模，该建模包括根据上述经过数据整合后得到的数据建立每个飞机与其他飞机的关系模型，该关系模型包括但不限于：飞机之间的相对高度、相对速度、方位角度以及位置差值关系模型；将上述关系模型进行存储至关系模型数据库，并且关系模型数据库内的关系模型根据飞机之间的实时飞行数据的更新进行不断更新，直到关系模型结束为止，此处的关系模型结束包括以下情况：当飞机飞出了上述的特定空域范围时，视为该飞机的关系模型结束。

进一步的，当关系模型结束以后，会将该结束的关系模型从关系模型数据库删除。

在对目标飞机进行中期冲突探测时，首先选择该目标飞机作为中心飞机，判断该中心飞机是否执行完管制意图数据中的管制指令；

如果执行完毕，则进一步判断该中心飞机在该管制意图下未来特定时间段内是否存在与其他飞机发生轨道重叠的可能性，如果存在该可能性则判断所述飞机存在中期冲突风险；优选地，此处的未来特定时间段是指未来的20～30分钟内；

当中心飞机未执行完管制意图数据中的管制指令时，则从关系模型数据库中提取所述中心飞机的关系模型；

将所述关系模型与关系规则冲突库中的参数模型进行比对，当该关系模型与所述的参数模型一致时，则判断所述飞机是否存在中期冲突风险。

上述关系规则冲突库是以管制通用的基本原则为基础、以各管制单位的管制冲突参数为动态参数建立的关系规则冲突库，该关系规则冲突库中包含了冲突关系的参数模型。

S130、当根据上述冲突运算的结果判断飞机存在中期冲突风险时，对飞机进行冲突告警。

进一步的，向管制员提示冲突，由管制员进行下一步的管制命令调整；其中，上述进行冲突告警的方式有多种，比如包括通过警示图形或者发出警示音的方式对飞机进行告警，提醒管制员注意。

本发明实施例能够在管制员原有的管制意图基础上进行飞机中期冲突的探测和告警，给管制员提供比短期冲突更充分的时间进行指挥调节，提高了空中交通的安全性。

在某一具体实施例中，上述方法还包括根据冲突运算的结果，对发生冲突的飞机进行虚拟呈现。

以TEST的形式对上述飞机进行虚拟，显示冲突信息，该冲突信息包括冲突飞机的航班号和冲突飞机的飞行数据信息，该飞行数据信息包括：飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将该数据以图形的形式进行显示，还将滴入信息进行显示，同时允许对地图的信息进行配置。

本实施例中，设置标准和隐身两种显示模式，标准模式是飞机的正常显示，隐身模式是将飞机与背景进行虚化处理，仅将冲突飞机进行高亮显示，以提高管制员对冲突飞机的警惕度。

在某一具体实施例中，上述述的方法中，还包括：

对过去特定时间段内发生的所有冲突告警进行分类，分为：严重冲突告警、普通冲突告警和提醒三种类型；

对严重冲突告警、普通冲突告警和提醒三种类别内的冲突告警情况分别进行统计分析，记录冲突发生的扇区以及时间段，形成综合分析报告。

在某一具体实施例中，上述的方法还包括：

对冲突探测过程的飞机数据、冲突数据进行记录和回放；

将每个雷达周期内的飞机进行记录，作为数据回放的基础数据，冲突数据记录是将冲突的信息进行记录，记录的内容包括中心飞机和特定空域内部飞机的航班号、冲突的起始时间和结束时间；

飞机数据记录格式以标准雷达数据格式进行存储，冲突数据记录的格式是系统定义的数据标准格式，数据内容如下表1所示：

字段头	说明
		Acid_1	中心飞机航班号
Acid_2	内部飞机航班号
		update_time	更新时间
Start_time	开始时间
		End_time	结束时间

表1

上述通过对飞机数据和冲突数据进行记录和回放，可以为对管制员级别考核、管制负荷以及管制品质等提供重要依据，通过回放也可对冲突进行分析，提高冲突的精准率，降低虚假冲突的出现，更好的服务管制工作。

如图2所示的实施例，本实施例中还提供了一种基于管制意图的中期冲突探测告警系统，包括：

数据采集处理模块210，用于在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；

冲突运算模块220，用于根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；

告警模块230，用于当根据所述冲突运算的结果判断所述飞机存在中期冲突风险时，对所述飞机进行冲突告警。

上述冲突运算模块220包括：

建模单元，用于分别以所述特定空域内的各飞机作为建模对象，根据经过数据整合后所得到的数据建立所述各飞机与其他飞机的关系模型；

存储单元，用于将所述关系模型存储至关系模型数据库。

上述冲突运算模块220，还包括：

判断单元，用于选择中心飞机，判断所述中心飞机是否执行完管制意图数据中的管制指令；

如果执行完毕，则进一步判断所述中心飞机在未来的特定时间段内是否存在与其他飞机的轨道重叠的可能性，如果存在则判断所述飞机存在中期冲突风险。

进一步的，上述冲突运算模块220还包括：

提取单元，用于当所述中心飞机未执行完管制意图数据中的管制指令，则从所述关系模型数据库中提取所述中心飞机的关系模型；

比对单元，将所述关系模型与关系规则冲突库中的参数模型进行比对，当所述关系模型与所述参数模型一致时，则判断所述飞机是否存在中期冲突风险。

在某一具体实施例中，上述数据采集处理模块包括：协议转换器、串口通讯服务器N-PORT和数据交换设备；其中，协议转换器引接综合航迹数据，N-PORT引接管制意图数据、飞行动态数据和GPS数据；数据交换设备包括交换机，交换机采用的千兆网络交换机；交换机的信号包括引接信号、数据处理信号、控制信号和回放数据信号等。

冲突运算模块包括：数据运算处理服务器和冲突运算处理服务器，数据运算处理服务器执行数据运算处理模块的功能，接收原始数据，对原始数据进行处理，将处理后的关联数据(进行数据相关化处理后得到的数据)发送至网络中，同时处理的原始数据信息和关联数据还存储在数据运算处理服务器上。

冲突运算处理服务器是系统的核心设备，该设备是对冲突运算的实现，执行冲突运算过程，实现冲突运算的所有功能，从网络中接收关联数据，将冲突运算结果发送至网络中。

告警模块包括：冲突显示终端，对飞机的飞行态势和冲突信息进行显示。该冲突显示终端接收网络组播的飞机关联数据和冲突数据，执行并广播管制员的操作信息。

回放记录设备：回放记录设备主要是回放记录终端，该终端运行冲突回放记录模块，将关联数据和冲突数据进行记录，根据回放指令将回放的数据显示在回放终端上。

运行监视设备：运行监视设备主要是运行监视终端，该终端执行运行监视模块，接收每个设备和服务的运行信息，发送管理人员对每个设备和服务的控制信号。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于管制意图的中期冲突探测告警方法，其特征在于，包括：

在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；

根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；

当根据所述冲突运算的结果判断所述飞机存在中期冲突风险时，对所述飞机进行冲突告警；

其中所述根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险，包括：

选择中心飞机，判断所述中心飞机是否执行完管制意图数据中的管制指令；

如果执行完毕，则进一步判断所述中心飞机在未来特定时间段内是否存在与其他飞机发生轨道重叠的可能性，如果存在则判断所述飞机存在中期冲突风险。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险，包括：

分别以所述特定空域内的飞机作为建模对象，根据经过数据整合后所得到的数据建立所述飞机与其他飞机的关系模型；

将所述关系模型存储至关系模型数据库。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险，还包括：

当所述中心飞机未执行完管制意图数据中的管制指令，则从所述关系模型数据库中提取所述中心飞机的关系模型；

将所述关系模型与关系规则冲突库中的参数模型进行比对，当所述关系模型与所述参数模型一致时，则判断所述飞机是否存在中期冲突风险。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述冲突运算的结果，对发生冲突的飞机进行虚拟呈现。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对过去特定时间段内发生的所有冲突告警进行分类，分为：严重冲突告警、普通冲突告警和提醒三种类型，并分别进行统计分析，记录冲突发生的扇区以及时间段，形成综合分析报告。

6.一种基于管制意图的中期冲突探测告警系统，其特征在于，包括：

数据采集处理模块，用于在每个雷达周期，采集特定空域内各飞机的飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据，并将所述飞行动态数据、管制意图数据、综合航迹数据和GPS数据进行数据整合；

冲突运算模块，用于根据经过数据整合后得到的数据进行冲突运算，根据所述冲突运算的结果判断所述飞机是否存在中期冲突风险；

告警模块，用于当根据所述冲突运算的结果判断所述飞机存在中期冲突风险时，对所述飞机进行冲突告警；

其中，所述冲突运算模块，包括：

判断单元，用于选择中心飞机，判断所述中心飞机是否执行完管制意图数据中的管制指令；

如果执行完毕，则进一步判断所述中心飞机在未来的特定时间段内是否存在与其他飞机的轨道重叠的可能性，如果存在则判断所述飞机存在中期冲突风险。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述冲突运算模块包括：

建模单元，用于分别以所述特定空域内的各飞机作为建模对象，根据经过数据整合后所得到的数据建立所述各飞机与其他飞机的关系模型；

存储单元，用于将所述关系模型存储至关系模型数据库。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述冲突运算模块还包括：

提取单元，用于当所述中心飞机未执行完管制意图数据中的管制指令，则从所述关系模型数据库中提取所述中心飞机的关系模型；

比对单元，将所述关系模型与关系规则冲突库中的参数模型进行比对，当所述关系模型与所述参数模型一致时，则判断所述飞机是否存在中期冲突风险。