CN107004369A - 使用程序轨迹预测的空中交通系统 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，一种用于生成空中交通警报的方法包括至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹。所述方法还包括至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯。所述方法还包括响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。

Description

使用程序轨迹预测的空中交通系统
技术领域
本公开涉及空中交通系统。
背景技术
空中交通管制系统跟踪飞机的位置和速度并帮助防止机场附近的飞机碰撞。空中交通管制在传统上基于雷达监视，最近补充了协作无线电监视技术，诸如广播式自动相关监视（ADS-B）。飞机可以诸如经由全球导航卫星系统（GNSS）来确定其自己的位置，并且经由可以被地面站及其它飞机读取的无线电频率来周期性地广播其位置。飞机位置数据可以被提供给各种其它应用程序，该各种其它应用服务诸如例如交通态势感知、交通警报、程序分离以及防撞之类的功能。
发明内容
本公开针对用于生成空中交通警报的系统、装置以及方法。本公开的系统可以将来自另一飞机的轨迹信息与关于在可以是特定机场或空域所特定的空中起落航线中可以遵循的程序飞机轨迹的信息相比较。将其它飞机的轨迹与程序飞机轨迹相比较可以使得能够实现飞机轨迹的更准确预测以及更准确的空中交通警报以帮助飞行员避免使飞行员的本机与另一飞机潜在地不期望地接近的轨迹。
在一个示例中，一种用于生成空中交通警报的方法包括至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹。所述方法还包括至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯。所述方法还包括响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。
在另一示例中，一种用于生成空中交通警报的系统包括轨迹传播单元，该轨迹传播单元被配置成至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹。所述系统还包括冲突搜索引擎，该冲突搜索引擎被配置成至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯。所述系统还包括输出节点，该输出节点被配置成响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。
另一示例针对一种装置，该装置包括具有存储在其上面以用于生成空中交通警报的可执行指令的计算机可读介质，所述可执行指令被配置成可被一个或多个处理器执行以用于促使一个或多个处理器至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹。所述可执行指令进一步被配置成用于促使一个或多个处理器至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯。所述可执行指令进一步被配置成用于促使一个或多个处理器响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。
本公开还针对一种包括计算机可读存储介质的制品。该计算机可读存储介质包括可被处理器执行的计算机可读指令。该指令促使处理器执行本文中所述的技术的任何部分。该指令可以是例如软件指令，诸如用来定义软件或计算机程序的那些。该计算机可读介质可以是计算机可读存储介质，诸如存储装置（例如，磁盘驱动或光驱）、存储器（例如，闪存、只读存储器（ROM）或随机存取存储器（RAM））或任何其它类型的易失性或非易失性存储器或存储元件，该任何其它类型的易失性或非易失性存储器或存储元件存储指令（例如，以计算机程序或其它可执行的形式）以促使处理器执行本文中所述的技术。该计算机可读介质可以是非临时性存储介质。
在以下附图和描述中阐述了一个或多个示例的细节。根据本描述和附图以及根据权利要求，其它特征、目标以及优点将变得显而易见。
附图说明
图1描绘了包括交通防撞系统（TCAS）计算机的示例性空中交通数据系统的概念图。
图2示出了潜在地在用于不期望受保护空域侵犯的航线上的两个飞机的概念图。
图3描绘了根据说明性示例的具有附加细节的TSAA系统的示例性功能框图，其中冲突检测器单元包括程序轨迹预测单元，如图1中所示。
图4示出了飞行上下文的另一说明性示例中的飞行中的两个飞机（本机和目标飞机）以及各种可能预测飞行轨迹的概念图，其中空中交通数据系统可以预测本机和目标飞机的轨迹，并生成受保护空域侵犯警报。
图5示出了如可以由使用程序轨迹信息来执行程序轨迹预测的本公开的示例性TSAA系统预测的根据标准程序飞行航线的飞行中的两个飞机（本机和目标飞机）的典型示例中的通用航空机场周围的机场空域的概念透视图。
图6描绘了与所选机场周围的空域相关联的空域程序轨迹信息的示例性集合的示例性示意性表示，包括所选机场周围的空域的附近的程序空中起落航线的指示，全部可以存储在作为如图1和图3中的程序轨迹预测单元的一部分的程序轨迹信息中或者在该程序轨迹信息中实现。
图7示出了可以例如由如图1和图3中的TSAA系统执行的根据本公开的各方面的针对用于生成空中交通警报的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面描述了一般地针对用于空中交通程序轨迹预测以及用于基于程序轨迹预测的潜在受保护空域侵犯的空中交通警报的装置、系统以及方法的各种示例。由本公开的系统进行的空中交通程序轨迹预测可以包括基于多种空中交通协议或空中交通信息的其它源中的任何一个来预测飞机轨迹，如下面进一步描述的。
图1示出了包括交通防撞系统（TCAS）计算机102的示例性空中交通数据系统100的概念框图。在各种示例中，可以将空中交通数据系统和TCAS计算机102结合为飞机上的航空电子设备的一部分，或者可以在地面站中实现。TCAS计算机102包括机载监视和分离保证处理（ASSAP）跟踪器104和交通态势感知和警报（TSAA）系统106。TSAA系统106包括冲突检测器单元132，所述冲突检测器单元包括程序轨迹预测单元134。如图1中所示，ASSAP跟踪器104与TSAA系统106对接并使用该TSAA系统106。在一些示例中可以将TSAA系统106至少部分地实现为软件包或软件库，所述软件包或软件库包括存储在TCAS计算机102上和/或由TCAS计算机102执行的计算机可执行指令以及至少部分地由TCAS计算机102存储和/或处理的数据。在一些示例中还可以用硬件或固件来实现TSAA系统106。下面进一步解释ASSAP跟踪器104与TSAA系统106对接并使用TSAA系统106。除图1中所示和下面所述的那些之外，空中交通数据系统100和TCAS计算机102还可以包括各种其它系统和组件。
飞机的机组人员（在一些示例中可以包括空中交通数据系统100）可以使飞机根据可以由实体定义并被在某些区域内飞行的飞机遵循的既定指南飞行。例如，航空无线电技术委员会（RTCA）是定义用于美国的通用航空（GA）飞机的最低操作性能标准（MOPS或MPS）（包括标准DO-317B，该标准DO-317B在欧洲对应于由欧洲民用航空设备组织（Eurocae）定义的ED-194标准）的实体。DO-317B标准包括用于飞机监视应用（ASA）的功能规范。在一些示例中，使用图1的TSAA系统106的ASSAP跟踪器104可以满足DO-317B标准的ASA功能规范，并且还可以提供不超过由DO-317B定义的最低性能标准的附加性能优点。在其它示例中，ASSAP跟踪器104可以满足其它标准（诸如ED-194标准或用于其它区域的其它标准）的其它功能规范。
ASSAP跟踪器104可以至少部分地基于传入目标飞机信息112而确定用于所选范围内或附近的一个或多个目标飞机中的每一个的估计目标飞机状态，其中，目标飞机状态可以包括位置、高度以及速度（速度的速率和矢量两者）。在一些示例中，ASSAP跟踪器104可以确定并保持用于一个或多个目标飞机中的每一个的确定轨迹或航迹，只要它们保持是用于跟踪的活动目标，例如它们保持机载并在选定范围内或者在包括空中交通数据系统100或者系统100与之相关联（如果系统100并未位于飞机上的话）的飞机（“本机”）附近的机场的选定范围内。ASSAP跟踪器104还可以保持用于本机和所有适用目标飞机去到未来选定时间公共点的外推、预测未来轨迹或航迹，并且以选定频率（例如一赫兹）更新那些预测航迹。
如上文针对空中交通数据系统100和TCAS计算机102所述，可以在飞机上或者在地面站处实现ASSAP跟踪器104和TSAA系统106。ASSAP跟踪器104可以经由接收机和/或其它监视数据源中的广播式自动相关监视（ADS-B）从一个或多个周围飞机（可以将其称为目标飞机）接收目标飞机信息112作为输入。目标飞机信息112可以包括空对空ADS-B报告、重播自动相关监视（ADS-R）、广播交通信息服务（TIS-B）、主动TCAS监视和/或关于其它飞机的信息的其它源。ASSAP跟踪器104还可以接收本机信息114（关于托管空中交通数据系统100的主题飞机的信息，如果与地面站相反地在飞机上实现ASSAP跟踪器104的话）作为输入。在结合了空中交通数据系统100的主题飞机（本机）上实现并评估用于本机以及一个或多个目标飞机的信息的ASSAP跟踪器104和TSAA系统106的上下文中进一步讨论图1的示例。ASSAP跟踪器104可以处理那些输入，并向TSAA系统106输出飞机状态122，包括目标飞机状态和本机飞机状态，该飞机状态122指定用于一个或多个目标飞机和本机的位置、轨迹以及高度信息。下面参考图2来进一步讨论用于此类轨迹预测和威胁检测的飞行上下文的示例。
TSAA系统106从ASSAP跟踪器104接收飞机状态122作为输入。TSAA系统106包括冲突检测器单元132和威胁数据仓库136。冲突检测器单元132包括程序轨迹预测单元134。冲突检测器单元132可以与威胁数据仓库136相交互并使用程序轨迹预测单元134以及潜在地附加单元或模块来至少部分地基于飞机状态122执行计算，并且确定是否存在两个飞机进入彼此的受保护空域（或者相互太过于接近，如下面进一步描述的）的迫近风险。该受保护空域可以是相对于各飞机定义的，并且可以定义飞机周围的一定的空间。还可以将该受保护空域称为受保护空域区。当冲突检测器组件132进行了受保护空域侵犯的迫近风险的确定时，TSAA系统106可以经由输出节点141向ASSAP跟踪器104生成TSAA系统106的一个或多个警报输出142。在一些示例中，由TSAA系统106生成的警报输出142可以指示用于一个或多个特定目标飞机的目标飞机警报状态和警报级别。
ASSAP跟踪器104然后可以基于ASSAP跟踪器104从TSAA系统106接收到的警报输出142而生成并例如向本机的飞行员或机组人员输出一个或多个警报144。ASSAP跟踪器104可以将警报144输出到空中交通数据系统100的音频和/或视频输出接口，诸如飞机的显示器和扬声器（例如，II类系统中的显示器和I或II类系统中的扬声器）和/或空中交通数据系统100可以被操作连接到的其它系统、组件或装置。在一些示例中，基于来自TSAA系统106的警报输出142中的信息，由ASSAP跟踪器104生成的警报144还可以包括用于一个或多个特定目标飞机的目标飞机警报状态和警报级别的指示。下面进一步描述TSAA系统106的附加细节。
在一些示例中，接近于机场的飞行中的通用航空飞机的受保护空域可以在飞机的水平500英尺（约152米）和垂直200英尺（约61米）内。在一些示例中，ASSAP跟踪器104可以以处于或大约一赫兹或每秒一次的速率重新计算目标飞机和本机状态并将重新计算或更新的飞机状态122输出到TSAA系统106。在一些示例中，可以指定使用TSAA系统106的ASSAP跟踪器104当在预测空域侵犯的20至35秒内存在受保护空域侵犯（或侵入）风险时生成警报，例如使得在预测空域侵犯之前小于20秒生成初始警报将被视为迟警报或遗漏警报。
TSAA系统106既可以跟踪一个或多个目标飞机和本机周围的受保护空域，又可以针对一个或多个目标飞机和本机执行轨迹预测。TSAA系统106可以基于一个或多个目标飞机和本机中的每一个的受保护空域和预测轨迹两者而实现警报判定逻辑。TSAA系统106可以在进行是否要触发警报和潜在地在警报中要包括什么信息的它的确定时使用一个或多个目标飞机和本机中的每一个的位置、高度以及速度（速度的速率和矢量两者）作为输入。另外，TSAA系统106可以使用可以与特定机场相关联的信息来预测机场周围的飞机的行为。该信息在机场之间可以改变。
图2示出了潜在地在用于受保护空域侵犯的航线上的两个飞机的概念图。图2示出了其中图1的空中交通数据系统100可以预测本机和目标飞机的轨迹并生成受保护空域侵犯警报的飞行上下文的说明性示例。图2示出了在机场附近（例如在机场的四英里内）的在飞行中的本机202和目标飞机204（机场在图2中未描绘）。本机202在直线轨迹上，并且目标飞机204正在以恒定转弯速率轨迹转弯。在本示例中，本机202具有机载的空中交通数据系统100。本机202上的空中交通数据系统100从本机202上机载的其它系统接收关于本机202的轨迹的信息。本机202上的空中交通数据系统100还从目标飞机204接收ADS-B报告，该报告包含关于目标飞机204的轨迹的信息。在一些示例中，空中交通数据系统100还可以经由除直接地从那些一个或多个目标飞机发送的ADS-B报告之外的其它手段接收关于一个或多个目标飞机的信息。空中交通数据系统100可以接收包含描述本机202的过去轨迹212和当前航向的数据的信息以及包含描述目标飞机204的过去轨迹214和当前航向的数据的信息。
在一些示例中，空中交通数据系统100可以从该信息进行外推该空中交通数据系统必须预测到本机202将保持继续该本机过去的轨迹212以相同的速率、方向以及高度在直线上航行的预测轨迹222。在一些示例中，空中交通数据系统100还可以从该信息进行外推该空中交通数据系统必须预测到目标飞机204将保持继续以与在该目标飞机过去轨迹214中相同的恒定转弯角、速率以及高度继续转弯的预测轨迹224。空中交通数据系统100可以基于预测的未来轨迹222和224确定这些预测轨迹将在小于选定未来间隔内、例如在小于当前的35秒内（例如，在一些示例中，在其最近的约一赫兹预测确定的35秒内）使本机202和目标飞机204进入接近位置232和234。在本示例中，空中交通数据系统100然后可以生成用于本机202的飞行员（和潜在地机组人员）的空域侵犯警报。
特别地，TSAA系统106可以确定目标飞机204周围的受保护空域区（PAZ）211和目标飞机204周围的冲突空域区（CAZ）205，并且预测本机202是否或何时计划将横穿目标飞机204的PAZ 211或CAZ 205。可以将CAZ 205定义成恒定的，具有围绕目标飞机204的恒定x-y半径和在飞机目标204以上和以下的恒定z高度。例如，可以用500英尺的x-y半径和200英尺的+/-z高度来定义用于目标飞机204的CAZ 205。可以使CAZ的尺度与目标飞机204的尺寸相关。PAZ 211可以是可变的，取决于预测不确定性的因数，具有围绕目标飞机204的x-y半径和在目标飞机204以上和以下的z高度，所述半径和高度大于用于CAZ 205的相应尺度并可以相对于目标飞机204和本机202之间的接近速率而改变。例如，针对预测位置232中的目标飞机204，可以如图2中所示地将PAZ的尺度减小成PAZ 213。出于本公开的目的，确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯可以包括确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域区（PAZ）的侵犯或冲突空域区（CAZ）的侵犯。
TSAA系统106可以使用各种方法来确定一个或多个飞机（在一些示例中包括本机）的轨迹，包括如上文参考图2所讨论的恒定直线轨迹或恒定转弯速率（或恒定航迹角）的规划以及不断变化的转弯速率（或不断变化的航迹角），诸如根据如在RTCA DO-317参考文献中描述的最低操作性能标准（MOPS）TSAA算法。另外，本公开的TSAA系统106还可以使用更加复杂且常常更加逼真的程序或基于协议的轨迹预测来确定一个或多个飞机的轨迹。由TSAA系统106执行的程序或基于协议的轨迹预测可以利用各种程序或基于协议的轨迹信息源中的任何一个。这些程序或基于协议的轨迹预测可以被程序轨迹预测单元134执行（图1）作为被实现为冲突检测器单元132的一部分的专用算法或资源或者专用算法或资源的集合，如下面参考图3进一步描述的。
图3描绘了根据说明性示例的具有附加细节的示例性TSAA系统106的示例性功能框图，其中冲突检测器单元132包括程序轨迹预测单元134，如图1中所示。在本示例中，冲突检测器单元132包括程序轨迹预测单元134作为轨迹传播单元133的一部分。冲突检测器单元132还包括威胁数据仓库136、冲突搜索引擎140以及冲突验证单元144，如图3中所示。冲突检测器单元132被配置成接收飞机状态122作为输入，确定是否存在受保护空域侵犯的任何预测（如下面进一步描述的），并且基于那些确定而生成警报输出142，如上文参考图1所述。
如上文所讨论的恒定轨迹、恒定转弯速率以及变化转弯速率方法可以由轨迹传播单元133执行，该轨迹传播单元可以分别地对主题飞机的当前直线轨迹、当前恒定转弯速率以及当前变化转弯速率进行外推，以预测飞机的轨迹。由本公开的TSAA系统106的程序轨迹预测单元134执行的程序轨迹预测可以至少部分地基于结合在程序轨迹信息138中的多种程序或飞行协议信息源中的任何一个来实现用以预测飞机轨迹的方法、算法或技术，如下面进一步讨论的。
轨迹传播单元133可以接收飞机状态输入122，在威胁数据仓库136中作为潜在威胁而存储和访问用于一个或多个附近目标飞机中的每一个的各自信息，并且参考程序轨迹信息138利用程序轨迹预测单元134重复地将预测目标飞机轨迹与预测本机轨迹相比较。如图3中所示，轨迹传播单元133可以应用选定预见时间或前向时间间隔来扩展适用飞机轨迹预测（例如，在一些示例中，约20秒至约60秒，诸如约35秒）。如图3中所示，轨迹传播单元133还可以应用轨迹离散化，例如将飞机的预测轨迹分解成沿着未来预测轨迹的在离散时间的各飞机的预测位置、航向以及高度的离散状态。轨迹传播单元133可以使用这些特征来确定或预测用于每个适用飞机（包括本机和一个或多个目标飞机）的一个或多个未来轨迹。
如图3中所示，轨迹传播单元133可以将其结果输出到冲突搜索引擎140。冲突搜索引擎140可以比较用于本机和一个或多个目标飞机的预测轨迹以确定所述目标飞机预测轨迹中的在任何给定时间的一个或多个目标飞机中的任何一个是否将拦截所述本机预测轨迹中的处于相同给定时间的本机的受保护空域。在一些示例中，冲突搜索引擎140可以在实现它的预测空域侵犯的确定时确定并应用目标飞机周围的冲突空域区（CAZ）和受保护空域区（PAZ），包括如上文所讨论的对CAZ和PAZ确定尺寸以及双重触发技术（例如，CAZ或PAZ的两个连续预测侵犯，用以减少来自单独错误预测侵犯的妨碍警报，除非预测侵犯在要求立即警报的双重触发阈值以下），如下面参考TSAA算法示例进一步讨论的。冲突搜索引擎140可以向冲突验证单元144生成指示预测空域侵犯和与那些预测空域侵犯有关的信息。
冲突验证单元144可以运行测试或检查以验证或确保由冲突搜索引擎140确定的预测空域侵犯的准确度。例如，冲突验证单元144可以执行tau检查和接近检查（tau是到目标飞机和本机的预测最接近点的时间），如下面参考TSAA算法示例进一步讨论的。在一些示例中，冲突验证单元144可以覆盖其发现不一致或未能通过冲突验证检查的潜在受保护空域侵犯警报，或者冲突验证单元144可以确认潜在警报并使得冲突检测器单元132能够经由输出节点141而生成警报输出142。
在算法和/或数据仓库实施方式中，程序轨迹信息138可以结合程序或飞行协议信息源（如部分地在图3中所示）的以下示例中的任何一个：如在各种参考文献中的任何一个中可以编码或描述的标准起落航线操作；如由美国运输部或另一实体公布的机场/设施目录（A/FD）；美国联邦航空管理局（FAA）机场示意图或来自另一实体的机场示意图；商用导航数据库和/或数据仓库，所述商用导航数据库和/或数据仓库可以包括机场配置信息和机场跑道配置信息和/或此类商用导航数据库和/或数据仓库的一个或多个子集或与此类商用导航数据库和/或数据仓库对接的一个或多个子集；由机载系统实现的自主机场配置识别系统；和/或例如其它协议、规则、空中起落航线、机场适用标准操作程序（SOP）、标准领航规程、飞行操作参考信息或通用航空领航的其它航线或惯例，例如，出于本公开的目的，这些全部可以统称为“程序轨迹信息”（例如，图3的程序轨迹信息138）。程序轨迹预测单元134还可以基于来自任何程序轨迹信息源（包括上文列出的那些）的数据或信息而应用例如简化适用于程序轨迹预测的准则和/或逻辑的算法部件。类似地，可以出于本公开的目的将与简单的恒定直线轨迹、恒定转弯速率或不断变化的航迹角（例如，该不断变化的航迹角可以由轨迹传播单元133的其它元件计算或实现）相反地基于程序轨迹信息（例如，程序轨迹信息138）的轨迹预测（例如，通过程序轨迹预测单元134）统称为“程序轨迹预测”。
在一些示例中，程序轨迹预测单元134可以直接地在程序轨迹信息138的可执行指令的算法中结合程序轨迹信息138。在一些示例中，程序轨迹预测单元134还可以以可以存储程序轨迹信息中的全部或一些（例如，辅助集合）的程序轨迹信息数据仓库的形式结合程序轨迹信息138或与之对接。在其中使用程序轨迹信息数据仓库的一些示例中，可以将该程序轨迹信息数据仓库实现为存储器内数据高速缓存器以避免用于实时操作性能的缓冲等待时间，例如以实现在选定几分之一秒内的保证执行时间，以支持用于飞机轨迹和空域侵犯确定的一赫兹更新速率。在各种示例中，程序轨迹预测单元134可以作为程序轨迹信息的直接算法结合和/或访问程序轨迹信息数据仓库中的任一者或两者而结合程序轨迹信息138。在一些示例中，直接地在程序轨迹信息138的可执行指令中结合程序轨迹信息138可以允许用于程序轨迹预测单元134的更快处理速率，而在一些示例中，在数据仓库（例如，存储器内数据高速缓存系统，诸如Redis、Memcached等）中实现程序轨迹信息138可以使得能够更灵活且容易地对程序轨迹信息进行添加或修改。在各种示例中，程序轨迹预测单元134可以遵守RTCA DO-178B标准，即机载系统和设备认证中的软件考虑。
使用程序轨迹信息来执行程序轨迹预测的本公开的TSAA系统106可以基于轨迹的未来变化的现实评估来预测一个或多个飞机的一个或多个轨迹的多种未来变化，所述轨迹的未来变化基于程序轨迹信息。与其中在不考虑飞机的程序行为的情况下预测目标飞机的飞行路径的示例相比，程序轨迹信息可以使得TSAA系统106能够更准确地传播（或预测）目标飞机的飞行路径。相对于传统空中交通警报系统，使用程序轨迹信息来执行程序轨迹预测的本公开的TSAA系统106可以在生成受保护空域侵犯警报时实现基本上更高的准确度。本公开的TSAA系统106的警报的改善准确度可以包括较高百分比的在适当时生成的警报以及降低百分比的可能频繁地由一些传统空中交通警报系统生成的误报或妨碍警报。
例如，当传统空中交通警报系统在相当长的时间段内预测到恒定转弯速率或不断变化的转弯速率时，所述恒定转弯速率或不断变化的转弯速率可以预测以重复的圆圈或螺旋转弯的主题飞机的轨迹“环绕效应”（如下面参考图3所述），该轨迹“环绕效应”可能不对应于真实飞行路径。相反地，执行程序轨迹预测的本公开的TSAA系统106可以例如通过基于已知程序来预测目标飞机的轨迹而不仅仅是在相同的恒定转弯速率中扩展目标飞机的当前轨迹来避免此类不切实际的环绕效应（全360度转弯）。因此，TSAA系统106相对于传统TSAA算法而言可以帮助实现基本上较低百分比的遗漏警报和误报妨碍警报。例如，传统空中交通警报系统通常可以用约2.5–3.5%的迟警报率、约0.2–0.3%的无警报率（其中根本不给出受保护空域侵犯的警报）（可以将迟警报和无警报两者集中在一起视为“遗漏警报”）以及约40–60%的误报/妨碍警报率（其中尽管没有受保护空域侵犯的实际危险仍生成警报）执行。此类高误报/妨碍警报率可以对飞行员造成不必要的分心，并且可能冒着使飞行员对有效警报的紧迫感疲劳的风险。相比之下，本公开的TSAA系统106可以减少遗漏警报和误报妨碍警报两者，并且可以从而提供更安全且更有用的空中交通警报系统。
图4示出了飞行上下文的另一说明性示例中的飞行中的两个飞机（本机302和目标飞机304）以及各种可能预测飞行轨迹的概念图，其中图1的空中交通数据系统100可以预测本机和目标飞机的轨迹并生成受保护空域侵犯警报。与图2类似，图1的空中交通数据系统100可以在本机302上实现，可以接收关于本机302和目标飞机304的最近轨迹的信息，并且可以生成本机302和目标飞机304的预测未来轨迹。同样与图2类似，本机302最近已沿着直线轨迹312飞行，并且目标飞机304最近已以恒定转弯速率轨迹314转弯。同样与图2类似，本机302上的空中交通数据系统100可以从本机302机载的其它系统接收关于本机302的轨迹的信息，并且可以从目标飞机304接收信息（例如，在ADS-B报告中），该信息包含关于目标飞机304的轨迹的信息。并且与图2类似，本机302上的空中交通数据系统100可以从最近直线轨迹312外推出本机302将保持以最近轨迹312的相同速率、方向以及高度继续的直线预测轨迹322。
目标飞机304最近可能已具有恒定转弯半径转弯轨迹314，因为飞机304正在进行例如90度转弯或180度转弯。如上所述，没有程序轨迹预测的传统空中交通警报系统可以对该最近恒定转弯半径转弯轨迹314进行外推而天真地预测飞机304将保持在以继续的相同恒定转弯速率继续转弯的未来轨迹324中。这是目标飞机304的预测轨迹324在重复圆圈中继续的轨迹“环绕效应”。在可能由传统空中交通警报系统天真地做出的此预测轨迹324中，预测目标飞机304将占用未来位置334，同时预测本机302将占用未来位置332，从而导致受保护空域侵犯。
然而，这种绕圈飞行的飞机304的“环绕效应”在实际飞行情形中可能是不太可能且不切实际的，如在由本公开的TSAA系统106实现的更高级的程序轨迹预测中可以反映的。本公开的TSAA系统106可以实现结合了程序轨迹信息的程序轨迹预测算法，或者可以在执行程序轨迹信息的指令的过程中对包含程序轨迹信息的存储器内数据高速缓存器（或其它数据仓库）进行参考。本公开的TSAA系统106可以有效地从目标飞机304的程序轨迹信息辨别出目标飞机304应当在遵循用于该目标飞机304当前情况的预期飞行程序或协议，例如遵循最近机场的飞行航线或起落航线协议。本公开的TSAA系统106可以进一步与关于目标飞机304的最近轨迹314的信息相组合地根据此程序上下文确定目标飞机304即将从它的恒定转弯角轨迹314处的转弯出来并开始沿直线轨迹326前进，这将在本机302在位置332处时将目标飞机304置于位置336处。
本公开的TSAA系统106因此可以利用存储的程序轨迹信息来进行目标飞机304即将沿直线轨迹326前进且在本机302与目标飞机304之间不存在迫近的受保护空域侵犯的风险的程序轨迹预测。本公开的TSAA系统106因此可以避免可能在此情形中可能由天真的传统空中交通警报情况生成的误报妨碍警报。相反地，本公开的TSAA系统106还可以在其中天真的环绕效应预测将不能够实现受保护空域侵犯的及时预测但其中使用程序轨迹信息的程序轨迹预测可以能够实现及时预测的情况下当传统系统将生成迟警报或者根本未能生成警报时生成及时的迫近空域侵犯警报。
图5示出了如可以由使用程序轨迹信息138来执行程序轨迹预测的本公开的TSAA系统106预测的根据标准程序飞行航线的飞行中的两个飞机（本机502和目标飞机504）的典型示例中的通用航空机场周围的机场空域500的概念透视图。图5示出了以相对于面对跑道510的机场航站楼508处的观察者而言向左侧的顺风（指示根据程序空中交通标准的左转弯空中交通配置（以确保迎风起飞））从与具有平行于跑道510的风向509的跑道510起飞和在其上面着陆的示例性程序起落航线。在其中风向与如图5中所示的风向509相反的情况下，在右转弯空中交通配置中，程序飞行标准可以指示类似的飞行航线但是在相反方向上。本机502可以在入弯512处进入程序航线，将本机502置于目标飞机504后面的顺风航迹514中。标准飞行程序为了使目标飞机504和本机502遵循顺风航迹514而指示到基础航迹518中的基线转弯516以及到最终进场522和着陆523的最终进场转弯520，以及沿着此路径稳步减小的速率。
用于从跑道510起飞的飞机的标准飞行程序可以包括沿着航迹523加速以升空至离场航迹524。根据飞机的预定航向，起飞中的飞机可以继续沿着直线路径526爬升、浅转弯528或者侧风转弯530进入侧风航迹532并且随后左转弯534，如果在与起飞方向相反的航向上继续的话。图5还示出了作为下面的地面航迹且对应于程序航迹512—534的路径540。机场航站楼508的空域中的飞行中的各种飞机可以被空中交通管制（ATC）塔引导，或者在没有ATC塔的机场中，飞机可以根据其它飞机交通的视觉获取和观察和对标准飞行规则及其它程序的遵守而飞行，诸如如上所述的沿航迹512–534前进并保持与任何周围目标飞机的最小分离。
在一些情况下，如图5中所示的飞机502和504可以按照正如图5中所示的顺序遵循航迹514、516、518、520、522以及523并在整个过程中沿着航迹514—523以标准程序分离距离分离；而在其它情况下，可以发生与两个飞机对此航迹序列的遵守的某些偏差。在没有任何偏差的一个示例中，当目标飞机504开始执行基本边转弯516时，飞机502和504可以从如图5中所示的位置以与彼此的最小标准程序分离开始。目标飞机504可以以低于本机502的速率飞行，因为目标飞机504在减速过程中进一步向前以实现该目标飞机504的着陆。用传统机载空中交通警报系统，与使用如在本公开中的程序轨迹预测的ASSAP跟踪器104和TSAA系统106相比，本机502上的机载空中交通警报系统将可以检测到目标飞机504以恒定转弯半径执行基本边转弯516，通过天真地外推目标飞机504在重复的圆形路径中在相同的恒定转弯半径中继续（“环绕效应”）来执行轨迹预测，预测本机502将在本机到达基本边转弯516的位置时拦截目标飞机504，并且生成用于迫近的空域侵犯或碰撞的误报妨碍警报。
相比之下，ASSAP跟踪器104和TSAA系统106可以包括程序轨迹信息138，该程序轨迹信息可以包括如上所述的关于程序航迹512–534的信息，并且可以包括这些程序航迹512–534适用于接近于机场航站楼508和跑道510的当前状况的信息。使用在本公开中的程序轨迹预测的TSAA系统106可以检测到目标飞机504正在执行基本边转弯516，并且程序轨迹预测单元134可以访问程序轨迹信息138以生成这样的预测，即目标飞机504将仅以约90度转弯执行基本边转弯516且然后使航线成一直线并遵循直线基本边航迹518。使用程序轨迹预测单元134的TSAA系统106可以使此预测基于在程序轨迹信息138内可访问的各种程序信息源中的任何一个，诸如A/FD、商用导航数据库、标准起落航线操作的算法编码、从用于机场配置和参数识别的机载自主系统生成的数据或者如上文所讨论的其它示例。
如下进一步描述用于机场配置和参数识别的机载自主系统（或自主机场配置识别系统）的示例。程序轨迹信息138可以包括来自程序轨迹预测单元134还可以在确定用于目标飞机的预测轨迹时潜在地与其它信息源相组合地使用的机载自主机场配置识别系统的信息。在一些示例中，当另一飞机正在跑道处着陆或从跑道起飞时，自主机场配置识别系统可以从另一飞机接收飞机状态信息，诸如在ADS-B消息中，并基于接收到的飞机状态信息来确定跑道的位置。确定跑道的位置可以包括确定沿着跑道的近似中心线的点的坐标，诸如在另一飞机从刚好在着陆之前直至从跑道起飞或者从滑上跑道直至刚好在升空之后的位置处或者与之对准的点。可以在与TSAA系统106分离的系统或装置中实现自主机场配置识别系统，诸如在TCAS计算机102中实现的单独系统、组件和/或算法集合中。在其它示例中，可以将自主机场配置识别系统实现为TSAA系统106的一部分。
使用程序轨迹预测单元134的TSAA系统106因此可以正确地预测没有本机502与目标飞机504之间的受保护空域侵犯的风险迫近，并且可以避免生成妨碍警报。使用程序轨迹预测单元134的TSAA系统106可以在基于程序轨迹信息138的进一步外推时进一步预测目标飞机504随后将继续遵循沿着如所示的进场转弯520、最终进场522以及着陆523的程序标准飞行路径。
在其它示例中，与标准程序飞行路径的典型偏差可以影响各种飞机的航迹如何被ASSAP跟踪器104和TSAA系统106解释。在一个示例中，从如图5中所示的沿着顺风航迹514的飞机502和504的位置开始，ATC塔（未示出）可以命令目标飞机504与顺风航迹514成一直线地扩展该目标飞机504的直线路径并延迟进行该目标飞机504的基本边转弯，以保持与当前正处于用于着陆的最终进场522中的在该目标飞机504前面的另一飞机（未示出）的充分分离。目标飞机504因此可以沿着航迹517继续至稍后的基本边转弯，同时还继续减速。本机502可以同时地继续以高于目标飞机504的速率沿着顺风航迹514飞行，并且仍根据标准操作程序计划在图5中所示的位置处执行基本边转弯516。
图6描绘了与所选机场周围的空域相关联的空域程序轨迹信息的示例性集合638的示意性表示，包括所选机场周围的空域附近的程序空中起落航线的指示，全部可以存储在作为如图1和图3的程序轨迹预测单元134的一部分的程序轨迹信息138中或者在其中实现。可以用各种数值、矢量、阵列、矩阵和/或图形格式或数据类型和/或算法可执行指令、在程序轨迹信息138中或作为其一部分来存储和/或实现如图6中所示的程序轨迹信息638所表示的信息。下面为了方便起见还可以将程序轨迹信息638所表示的机场及机场空域称为机场638。
程序轨迹信息638可以包括来自一个或多个源（诸如A/FD、商用导航数据库、一组标准空中交通程序规则和/或如上文所讨论的其它示例）的数据和信息。在一些示例中，程序轨迹信息638的一部分可以对应于来自A/FD的机场示意图。如在程序轨迹信息638中表示的机场638具有两个平行跑道610、611、航站楼608以及空中交通管制（ATC）塔606。可以将在不同上下文中适用于空域600的各种不同起落航线存储在程序轨迹信息638中。程序轨迹信息138还可以包括用于许多其它机场及所述其它机场的现场特定空中起落航线的附加程序轨迹信息。
可以将程序轨迹信息单元134配置成相对于特别地适用于此机场的通用空中交通信息和现场特定信息两者来确定图6的机场周围的空域中的预测轨迹。可以进一步使得程序轨迹预测单元134能够针对各种空中交通程序因素中的任何一个（诸如平行跑道进场、响应于风向变化的到相反跑道航向的空中交通过渡）而预测程序上告知的轨迹。
轨迹传播单元133可以实现用于将飞机轨迹航迹分类成航迹种类并用于定义如何传播或外推航迹种类中的飞机轨迹航迹的单独算法模块、库或各部分。轨迹传播单元133还可以应用一组相关规则来确定是使用程序轨迹预测单元134还是应用其它模式的轨迹传播，所述其它模式的轨迹传播诸如上文所讨论的直线航迹或恒定航迹角。
图6示出了用于涉及到的跑道610和611中的每一个的面向跑道进口的参考系。一般地针对机场空域（且在括号中对空域638进行特定参考），可以根据以下参考点和线来定义参考系。点O（例如，图6中的ORwy7L和ORwy25L）定义跑道进口线Y（例如，分别地YRwy7L、Yrwy25L）与水平跑道中心线X（例如，分别地XRwy7L、XRwy25L）垂直地在平均海平面(MSL）处的交叉点。X轴（例如，图6中的XRwy7L、XRwy25L）是在当地水平面（例如，针对图6中的跑道610、611）上沿着跑道中心线纵向地定义的，并且在当前离场方向上被定义为正的。Y轴（例如，图6中的YRwy7L、YRwy25L）是在当地水平面（例如，针对图6中的跑道610、611）上垂直于跑道中心线而定义的，并且在相对于当前离场方向的左侧方向上被定义为正的。还可以垂直于当地水平面来定义Z轴（未示出），在向上方向上定义为正的。
机场程序轨迹信息638可以定义表达式和符号以支持用于程序轨迹预测单元138的过程、算法和/或数据。程序轨迹信息638可以包括用以表示离场跑道进口线的点D（例如，图6中的DRwy25L；未示出的跑道611中的相应点）以及用以标记标称跑道起飞距离的三分之一的点M（例如，图6中的MRwy25L），使得线段MO（在点M和O之间）等于线段DO（在点D和O之间）的前三分之一。程序轨迹信息638还可以包括或定义以下表达式：
TPAL—用于单引擎飞机的起落航线高度；
TPAU—用于多引擎飞机的起落航线高度；
ARP—机场基准点（其可以定义例如机场或机场空域的中心）；
z—已修正气压高度；
IAS—指示空速（可以是可选的，IAS并不总是可用于针对ADS-B外被启用的所有飞机）；
Rp(p)—从飞机至点P的平面范围（或者从与点P交叉定义的垂直轴起的水平范围）；
α f —飞机航迹角与进场跑道航向（例如，XRwy25L）之间的归一化角，以逆时针方向（如图6中所示）为正而定义；以及
—航迹角速率或角α f 的变化速率。
程序轨迹预测单元134还可以利用附加信息，包括以下各项中的任何一个或多个，以执行程序轨迹预测：例如，本机的高度计设置；用于特定跑道的离场跑道进口位置；用于特定跑道的进场跑道进口位置；用于特定跑道的跑道航向；用于机场638周围的单引擎飞机的起落航线高度；用于机场638周围的多引擎飞机的起落航线高度；机场638周围的起落航线方向（例如，左转弯或右转弯）；一个或多个机场基准点；用于本机和/或目标飞机的指示空速（可以是可选的，如果此参数不可用，则可以用已修改准则来代替地速，或者算法可以忽视相关准则）；本机和/或目标飞机的发射器种类；以及用于加入机场周围638的特定航迹的加入航线。例如，目标飞机的发射器种类可以指示目标飞机的尺寸，并且程序轨迹预测单元134可以适当地将较大的飞机尺寸与飞机的程序起落航线的较大尺度相关。另外，虽然在本文中参考某些空中起落航线来讨论由程序轨迹预测单元134进行的程序轨迹预测，但程序轨迹预测单元134还可以根据除在本文中详细地讨论的那些之外的附加起落航线来执行程序轨迹预测，诸如例如标准仪表离场（SID）、标准航站楼到达（STAR）或国家航空系统（NAS）空中起落航线的其它示例。
如图1和图3中所示的将TSAA系统106与程序轨迹预测单元134结合的空中交通数据系统100可以在飞机进入机场638的空域时开始跟踪并评估飞机（目标飞机或本机）以得到程序轨迹预测。程序轨迹预测单元134可以应用一组规则用于确定是否要向其程序轨迹预测跟踪过程中引入新的飞机。例如，C类空域的核心表面面积可以具有五海里的半径，并且具有针对使飞机以超过200节的指示空速在C类空域面积的主要机场的四海里内的表面以上2,500英尺（约762米）处或以下操作的规则。
程序轨迹预测单元134因此可以应用是否Rp (ARP) <= 4 NM或者从飞机至机场基准点的平面范围是否小于或等海里的加入航线候选准则。在一些实施方式中，程序轨迹预测单元134可以应用小于或大于四海里的不同距离。程序轨迹预测单元134还可以应用针对飞机速率（例如，IAS <= 200节）的另一加入航线候选准则或者所指示速率是否小于或等于200节或用于速率的其它选定值。虽然满足在机场基准点的四海里内的要求的飞机不应超过由用于该机场的准则定义的空域速率，但可以将这视为飞机仅通过空域且将不会加入其空中起落航线、因此针对程序轨迹预测开始对其进行跟踪可能没有结果的指示。
程序轨迹预测单元134可以从如上所述的飞机初次进入相关空域中（例如，空域638中）到飞机进入机场周围的标准程序起落航线（例如，如图5中所示的航迹514–534；图6中的分别地与跑道610、611的交叉的短划线矩形617、619）跟踪飞机。程序轨迹预测单元134还可以当目标飞机已处于标准起落航线617、619中时首先获取目标飞机，在这种情况下程序轨迹预测单元134可以将该目标飞机添加到它的跟踪而不经历从空域中的初始获取至加入标准起落航线的跟踪该目标飞机的在先过程。程序轨迹预测单元134因此可以至少部分地基于针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件的目标飞机最近轨迹而将目标飞机的轨迹分类成预测程序轨迹。换言之，程序轨迹预测单元134可以至少部分地基于针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件的目标飞机的一个或多个飞行变量（例如，位置、速率、速度、高度、高度变化速率）来选择用于目标飞机的预测程序轨迹，如下面进一步解释的。
程序轨迹预测单元134可以包括与用于加入标准起落航线（例如，标准起落航线617或标准起落航线619）的各种轨迹有关的数据和/或算法。例如，在一些情况下，用于加入标准起落航线617的轨迹可以涉及到在水平飞行中的标准入口612中、在跑道的中点的正侧方（或反平行于跑道的中点）、在标准起落航线高度处进入航线。程序轨迹预测单元134可以包括与用于加入标准起落航线617的许多其它程序轨迹有关的数据和/或算法，诸如偏置（teardrop）进入613、直入进入642、直接基线进入644、直接顺风进入646以及侧风进入648。下面进一步描述用于限定将目标飞机的轨迹分类成这些进场轨迹中的一个或者选择预测程序轨迹作为用于目标飞机的最近轨迹的匹配的准则以及用于这些进场轨迹的轨迹传播规则的示例。
标准进入612可以涉及到用于着陆的飞机进场机场634以及与顺风边成45°角、朝向将被用于着陆的跑道610的中点的正侧方的点前进进入起落航线617。抵港飞机应在进入起落航线617之前处于适当的起落航线高度，并且应在确立在进入航程上之前保持没有交通流。在一个示例中，程序轨迹预测单元134可以应用以下示例性准则来将飞机分类为遵守标准进入612：
O < x < D （位置x在O与D之间）
<= -30节 （小于或等于30节的速度的负x方向矢量）
针对左侧航线y> 0.5 SM；针对右侧航线 y < -0.5 SM（其中，SM可以是与跑道上的点M的选定适用距离）
如果y < 0，>= 0；如果y >= 0，<= 0 （即，飞机的y位置接近于0）
TPAL <= z <= TPAU （飞机的z值在TPAL与TPAU之间）
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟（飞机的速度的z方向矢量在向上或向下方向上小于或等于50英尺/分钟）
如果y < 0，105度<= α f < 180度；
如果y >= 0，-180度 <= α f <= -105度
如果 y < 0，>= 0 度/秒; 如果 y >= 0，<= 0 度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以应用诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些的准则和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将标准进入612的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对标准进入612指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于标准进入612的轨迹传播的一个相对简单规则集可以包括沿着恒定航迹角传播飞机的轨迹直至预测航迹与跑道610反平行为止，然后在与跑道610反平行的直线上传播该轨迹，遵循标准起落航线617，和/或直至传播的极限为止。
针对偏置进入613的示例（例如，其中飞机穿过跑道或中场而加入标准进入612的镜像图像中的标准起落航线617），如果飞机的轨迹满足以下示例性准则（其中的大部分可以参考如上文针对标准进入612所述的类似特征来理解），则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为偏置进入613：
O< x < D
<= -30 节
针对左侧航线0 SM < y <= 1 SM；针对右侧航线-1 SM <= y < 0 SM
如果y < 0，<= 0；如果y >= 0，>= 0
TPAL <= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟
如果 y < 0，-180度<=α f < -135度；如果y >= 0，135度<=α f < 180度
如果 y < 0, <= 0度/秒；如果y >= 0, >= 0度/秒。
因此，在本示例中，程序轨迹预测单元134评估目标飞机的最近轨迹的飞行变量并对这些飞行变量应用准则，包括目标飞机的x和y位置、x和y速度、高度（z）、高度变化速率（）（其全部是相对于本地机场的坐标）以及相对于本地机场的选定跑道的轨迹角的角度和变化速率（α f 和）。程序轨迹预测单元134然后至少部分地基于针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件的目标飞机的所述至少一个飞行变量来选择用于目标飞机的预测程序轨迹，如下面进一步解释的。下面进一步描述特定预测程序轨迹的多个附加示例，对于该特定预测程序轨迹而言，程序轨迹预测单元134可以评估目标飞机的最近轨迹的飞行变量并对这些飞行变量应用准则以至少部分地基于针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件的目标飞机的一个或多个飞行变量来选择用于目标飞机的预测程序轨迹。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对偏置进入614应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将偏置进入613的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对偏置进入613指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于偏置进入613的轨迹传播的一个相对简单规则集可以包括沿着恒定航迹角（从中场或者在跑道610上方进场）传播飞机的轨迹直至预测航迹与跑道610反平行为止，然后在与跑道610反平行的直线上传播该航迹，遵循标准起落航线617，和/或直至传播的极限为止。
在直入进入642的示例中，飞机与跑道610的跑道中心线（跑道25R）对准并开始下降，具有微小的调整或修正以保持到跑道的航迹。该调整或修正可以引入间歇性的航迹角改变。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则（其中的大部分可以参考如上所述的类似特征来理解），程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为直入进入642：
x < -0.5 SM
<= 50节
–1500英尺<= y <= 1500英尺
如果 y < 0，>= -5节；如果 y >= 0，<= 5节
z <= TPAU
< 50 英尺/分钟
如果 y < 0，0度<=α f <30度；如果 y >= 0，-30度<=α f <= 0度
如果 y < 0，<= 0度/秒；如果 y >= 0，>= 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对直入进入642应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将直入进入642的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对直入进入642指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于直入进入642的轨迹传播的一个相对简单规则集可以包括沿着恒定航迹角传播飞机的轨迹直至预测航迹角与跑道610的跑道航向对准为止，然后沿着跑道610的跑道航向在直线上传播轨迹和/或直至传播的极限为止。
在直接基线进入644的示例中，飞机加入标准起落航线617的基本边并沿着垂直于跑道610的中心线的航迹前进以准备直角转弯以与跑道610的中心线交叉。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则（其中的大部分可以参考如上所述的类似特征来理解），程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为直接基线进入644：
x <= -0.5 + 0.3 SM
–30 <= <= 30节
针对左侧航线y> 0.5 SM；针对右侧航线y < -0.5 SM
如果y <0，>50节；如果y >= 0，< -50节
z <= TPAU
<=例如，50英尺/分钟
如果 y < 0，90 -30度<=α f <= 90 + 30度;
如果 y >= 0，-90 -30度<=α f <= -90 + 30度
如果 0度<=α f < 90度 或者-90度<α f <= -180度，>= 0度/秒；
如果 90度<=α f < 180度 或者0度<α f <= -90度，<= 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对直接基线进入644应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。在本示例中（以及在下面的一些示例中），根据两个常数（例如，–90—30度）之间的代数表达式给出一些值，在一些类别的实施方式中所述两个常数可以指的是第二常数是相对于第一常数可以改变的示例（在其它实施方式中总值也可以改变）。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将直接基线进入644的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对直接基线进入644指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于直接基线进入644的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着恒定航迹角传播飞机的轨迹直至预测航迹角垂直于跑道610的跑道航向对准，然后在垂直于跑道610的直线上传播轨迹和/或直至传播的极限为止。
在直接顺风进入646的示例中，飞机加入标准起落航线617的反平行边，与针对在跑道610上的着陆在程序上指示的方向相反，并且在标准进入612和偏置进入613的典型进入点前面使航迹跟随标准起落航线617的反平行边前进。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则（其中的大部分可以参考如上所述的类似特征来理解），程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为直接顺风进入646：
x >= D + 0.5 SM
<= -50节
针对左侧航线0.5–0.1 SM <y <1 + 0.5 SM；针对右侧航线–1–0.5 SM <y < –0.5 +0.1 SM
–30节<= <= 30节
TPAL <= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟
180 –30度<=α f < 180度 或者 -180度<=α f <= -180 + 30度
如果 180 – TBD(30)度<=α f < 180度，>= 0度/秒；
如果 -180度<=α f <= -180 + TBD(30)，<= 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对直接顺风进入646应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将直接顺风进入646的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对直接顺风进入646指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于直接顺风进入646的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着恒定航迹角传播飞机的轨迹直至预测航迹角与跑道610的跑道航向反平行对准且与标准起落航线617的反平行边成一直线为止，然后在沿着标准起落航线617的反平行边的直线上传播该航迹，和/或直至传播的极限为止。
在飞机进场侧风进入648的指示轨迹的示例中，飞机通常将进入用于在跑道611上着陆的标准起落航线619，或者在其中期望在跑道610上着陆的一些情况下将前进至偏置进入613，但是在一些情况下还可以执行侧风进入648。在这种情况下，飞机在其侧风边处进入标准起落航线617，作为在最终进场并在跑道610上着陆之前沿着其反平行边和基本边前进的准备。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则（其中的大部分可以参考如上所述的类似特征来理解），则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为侧风进入648：
D–0.1 SM <= x <= D + 0.5 SM
–30节<= <= 30节
针对左侧航线-0.5 SM <= y <= 0 SM；针对右侧航线0 SM <= y <= 0.5 SM
|| >= 50节
TPAL <= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟
如果 y < 0，90 - 30度<=α f <= 90 + 30度；
如果 y >= 0，-90 - 30度<=α f <= -90 + 30度
如果 0度<=α f < 90 度 或者 -90度<α f <= -180度，>= 0度/秒；如果90度<=α f <180度或者0度<α f <= -90度，<= 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对侧风进入648应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将侧风进入648的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对侧风进入648指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于侧风进入648的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着恒定航迹角传播飞机的轨迹直至预测航迹垂直于跑道610的跑道航向对准且与标准起落航线617的侧风边成一直线为止，然后在沿着标准起落航线617的侧风边的直线上传播该航迹，和/或直至传播的极限为止。
程序轨迹预测单元134还可以包括与用于离开标准起落航线（例如，起落航线617）以及用于起飞和离开机场的各种轨迹有关的数据和/或算法。程序轨迹预测单元134可以包括与用于离开标准起落航线617的各种轨迹有关的数据和/或算法，所述各种轨迹诸如逆风直出离场652、逆风45度离场654、具有侧风转弯656的逆风离场、侧风直出离场658、直出顺风离场660或者有角度顺风离场662。下面进一步描述限定用于将飞机的飞行分类成这些离场轨迹中的一个的准则以及用于这些离场轨迹的轨迹传播规则的示例。如果飞机的轨迹至少满足以下示例性准则（与用于特定类型的离场的更特定准则相组合：Rp(ARP) <= 3 NM且可选地IAS <= 150节），则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为这些离场轨迹中的一个。
在逆风直出离场652的示例中，飞机从跑道610起飞并在直线航迹652上（在与着陆相同的方向上）爬升。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为逆风直出离场652：
Rp(ARP) <= 3 NM
x > M
>= TBD (50)节
|y| <TBD(0.1) SM
|| <= TBD(15)节
z <= TPAU + 1000英尺
>=例如，0英尺/分钟
|α f | <= 15度
|| = 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对逆风直出离场652应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将逆风直出离场652的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对逆风直出离场652指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于逆风直出离场652的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着与跑道610成一直线的恒定直线航迹传播飞机的轨迹，和/或直至传播的极限为止。
在逆风45度离场654的示例中，飞机在逆风方向上从跑道610起飞并随着飞机爬升到起落航线高度、沿着逆风45度离场654（当在左侧起落航线中时在左侧且当在右侧起落航线中时在右侧）而以约45度的航迹角转弯。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为逆风45度离场654：
x > D
>= 30节
针对左侧航线0 SM < y < 0.5 SM；针对右侧航线 -0.5 SM < y < 0 SM
如果y < 0，< 0节；如果y >= 0，> 0节
z >= TPAL – 300 –100英尺
> 0英尺/分钟
针对左侧航线0度<α f < 45 + 15度；针对右侧航线 -45 – TBD(15)度<α f < 0度
针对左侧航线> 0度/秒；针对右侧航线 < 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对逆风45度离场654应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将逆风45度离场654的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对逆风直出离场652指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于逆风直出离场652的轨迹传播的一个规则集可以包括从跑道610的轴线XRwy25L沿着45度的恒定航迹角传播飞机的轨迹，后面是从45度转弯的结束开始的直线轨迹，和/或直至传播的极限为止。如果新的传入信息指示目标飞机开始从转弯拉出并比45度转弯更早或更晚地使其航迹成直线，则此规则集还可以包括用以保持准备提早修订预测轨迹的特殊警报。
在具有逆风转弯656的逆风离场的示例中，飞机在逆风方向上从跑道610起飞并开始以约90度的航迹角转弯，遵循标准起落航线617的侧风边，在300英尺的起落航线高度内，沿着具有侧风转弯656的逆风离场（当在左侧起落航线中时在左侧且当在右侧起落航线中时在右侧）。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为具有侧风转弯656的逆风离场：
D < x <= D + TBD(2) SM
<= 50节
针对左侧航线0 SM < y <0.5 SM；针对右侧航线 -0.5 SM< y < 0 SM
如果y < 0，< 0；如果y >= 0，> 0
TPAL – 300英尺<= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟
如果y < 0，-90度<=α f <= -TBD(60)度；如果 y >= 0，TBD(60)度<=α f < 90度
如果y < 0，< 0度/秒；如果y >= 0，> 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对具有侧风转弯656的逆风离场应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将具有侧风转弯656的逆风离场的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对具有侧风转弯656的逆风离场指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于具有侧风转弯656的逆风离场的轨迹传播的一个规则集可以包括从跑道610的轴线XRwy25L沿着90度的恒定航迹角传播飞机的轨迹，然后沿着或平行于标准起落航线617的侧风边变直成垂直于跑道610的轴线XRwy25L的直线航迹，和/或直至传播的极限为止。
可以将具有侧风转弯656的逆风离场的本示例扩展至侧风直出离场658、直出顺风离场660或有角度顺风离场662。程序轨迹预测单元134可以随着飞机的轨迹继续沿着或开始离开标准起落航线617而至少部分地基于关于飞机的轨迹的信息而将飞机的轨迹分类为这些多个后续轨迹中的一个。
在侧风直出离场658的示例中，飞机从具有侧风转弯656的逆风离场开始从跑道610起飞，然后在与标准起落航线617的侧风边成一直线的直线航迹上继续。如果飞机的轨迹在经历具有侧风转弯656的逆风离场之后满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为侧风直出离场658：
D < x <= D + 2 SM
-30节<= <= 30节
针对左侧航线0 SM < y <= 1 + 1 SM
针对右侧航线-1 - 1 SM <= y < 0 SM
如果 y < 0，<= -50节；如果 y >= 0，>= 50节
TPAL <= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟
如果 y < 0，-90 – 15度<=α f <= -90 + 15度；
如果 y >= 0，90 - 15度<=α f <= 90 + 15度
= 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对侧风直出离场658应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将侧风直出离场658的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对侧风直出离场658指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于侧风直出离场658的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着与标准起落航线617的侧风边成一直线或平行的直线轨迹传播飞机的轨迹。针对沿着标准起落航线617的基本边离场的飞机可以实现类似预测轨迹。
程序轨迹预测单元134可以包括与可以由进场或离场飞机执行的各种轨迹（诸如顺风边转弯672、360度转弯674以及基本边转弯676）有关的数据和/或算法。下面进一步描述限定用于将飞机的飞行分类成这些轨迹中的一个的准则以及用于这些轨迹的轨迹传播规则的示例。飞机的轨迹可以在侧风转弯656并遵循标准起落航线617的侧风边之后且在直出顺风离场660、有角度顺风离场662或者潜在地为最终进场和着陆做准备的基本边转弯之前遵循顺风边转弯672。
如果飞机的轨迹在经历顺风边转弯672之后满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为直出顺风离场660：
D–0.5 SM <= x <= D + 2 SM
<0节
针对左侧航线0.5 –0.1 SM <= y <= 1 + 1 SM；
针对右侧航线-1 - 1 SM<= y <= -0.5 + 0.1 SM
如果 y < 0，<= 0节；如果 y >= 0, >= 0节
TPAL <= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟
如果 y < 0，-180度<=α f <= -90度；
如果 y >= 0，90度<=α f < 180度
如果 y < 0，< 0度/秒；如果y >= 0，> 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对直出顺风离场660应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将直出顺风离场660的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对直出顺风离场660指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于直出顺风离场660的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着与标准起落航线617的顺风边成一直线或平行的直线航迹传播飞机的航迹并随着飞机离开标准起落航线617而在直线航迹中继续。
有角度顺风离场662的示例通常不是标准规程，但是有可能。在有角度顺风离场662中，飞机在逆风离场中开始从跑道610起飞，然后占用侧风转弯656并遵循标准起落航线617的侧风边，然后遵循有角度顺风离场662。如果例如飞机遵循具有侧风转弯656的逆风离场，然后以介于侧风直出离场658与顺风边转弯672之间的一定角度离开标准起落航线617，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为有角度顺风离场662。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为有角度顺风离场662：
O<= x <= D
<= -30节
针对左侧航线y> 0.5 SM；针对右侧航线y < -0.5 SM
如果y < 0，<= 0节；如果y >= 0，>= 0节
z> TPAL
>= 0英尺/分钟；
如果y < 0，-180度<α f <= -135 + 45度；
如果y >= 0，135 –45度<=α f < 180度
如果y < 0，> 0度/秒；如果y >= 0，< 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对有角度顺风离场662应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将有角度顺风离场662的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对有角度顺风离场662指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于有角度顺风离场662的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着标准起落航线617的侧风边传播飞机的轨迹，通过有角度顺风离场662转弯，并且然后随着飞机离开空域638而以观察离场角、以与标准起落航线617的顺风边的一定角度在直线航迹中拉直。
在管制环境中，有时ATC将命令飞机进行向左或右360度转弯以保持标准起落航线617中的分离。在一些示例中，如果飞机从标准起落航线617中拐出并诸如根据以下准则执行超过90度的转弯，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为360度转弯674：
x <= D + 1 SM
–200节<= <= 200节
针对左侧航线y> 0.5 SM；针对右侧航线y < -0.5 SM
如果 y < 0，–15 <= <= 200节；如果 y >= 0，–200 <= <= 15节
如果x >= 300英尺，TPAL英尺<= z <= TPAU；
如果x < 300英尺，TPAL –400英尺<= z <= TPAU
-50英尺/分钟 <= <= 50英尺/分钟；
如果y < 0，-135 + 45度<α f < 180度；如果 y >= 0, -180度<=α f < 135 –45度
如果y < 0，> 0度/秒；如果y >= 0，< 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对360度转弯674应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将360度转弯674的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对360度转弯674指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于360度转弯674的轨迹传播的一个规则集可以包括通过360度转弯674以恒定航迹角传播飞机的轨迹，然后沿着标准起落航线617的顺风边拉直回到直线轨迹中。
基本边转弯676是顺风边与最终进场边之间的标准起落航线617中的过渡。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为基本边转弯676：
x <= -0.5 + 0.3 SM
<= 0节
针对左侧航线0.5 –0.3 SM <= y <= 1 + 1 SM
针对右侧航线-1 - 1 <= y<= -0.5 + 0.3 SM
如果y < 0，> 0节；如果y >= 0，< 0节
TPAL –400英尺<= z <= TPAU
<= 50英尺/分钟；
如果y < 0，90度<=α f < 180度；如果 y >= 0，-180度<α f <= -90度
如果 y < 0，> 0度/秒；如果 y >= 0，< 0 度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对基本边转弯676应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将基本边转弯676的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对基本边转弯676指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于基本边转弯676的轨迹传播的一个规则集可以包括通过沿着标准起落航线617的基本边转弯676以恒定航迹角传播飞机的轨迹，然后沿着标准起落航线617的基本边拉直回到直线轨迹中。
最终转弯678是标准起落航线617的基本边与在跑道610上的最终进场和着陆之间的标准起落航线617中的过渡。最终转弯678通常可以处于较短转弯半径，并且相对于其它转弯而言花费短的时间量，因为飞机通常在其准备着陆时处于较低速度。最终转弯678还可以通常处于比其它转弯更低的高度。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为最终转弯678：
Rp(ARP) <= TBD(3) NM
IAS <= 150节（可选）
x <= -0.5 + 0.3 SM
15节<= <= -15节
针对左侧航线0 SM < y <= 1 + 1 SM；针对右侧航线-1 - 1 SM <= y < 0 SM
如果 y < 0，>= 30节； 如果y >= 0，<= -30节
z <= TPAU
<= TBD(50)英尺/分钟；
如果y < 0，90 –15度<=α f <= 90 + 15度；
如果y >= 0，-90 –15度<=α f <= -90 + 15度
= 0度/秒。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对最终转弯678应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将最终转弯678的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对最终转弯678指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于最终转弯678的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着标准起落航线617的最终转弯678以恒定航迹角传播飞机的轨迹，然后拉直到与跑道610的中心线XRwy25L成一直线的直线轨迹中。
最终进场680是从最终转弯678的完成开始并延伸至沿着跑道610的触地点的降落飞行路径。针对沿着跑道610的最终进场680时的飞机，飞机应已与其它飞机分离，并且应通常不执行除着陆、滑行以及完全停止之外的任何机动。在替换方案中，飞机可以执行触地重飞操作，即短暂地触地但由于保持过大速度而再次离地，在这种情况下，可以根据如上所述的离地和逆风操作来观察飞机。如果飞机的轨迹满足以下示例性准则，则程序轨迹预测单元134可以将飞机的轨迹分类为最终进场680：
–2 SM <= x <= M
>= 30节
–1500英尺<= y <= 1500英尺
–15节<= <= 15节
z <= TPAU
<= 50英尺/分钟;
–15度<α f < 15度
= 0度/秒
IAS <= 150节（可选）。
在其它示例中，程序轨迹预测单元134可以针对最终进场680应用准则，诸如具有各种其它值中的任何一个的上述那些，和/或省略上文列出的准则中的一个或多个和/或应用一个或多个附加准则。如果飞机满足由程序轨迹预测单元134针对将最终进场680的轨迹中的飞机分类而应用的所有准则，则程序轨迹预测单元134可以根据针对最终进场680指定的一组轨迹传播规则来执行用于该飞机的程序轨迹预测。在一些示例中，针对用于最终进场680的轨迹传播的一个规则集可以包括沿着跑道610在下降直线航迹中传播飞机的轨迹直至着陆为止。
虽然在上述示例中相对于特定机场638描述了各种起落航线机动，但程序轨迹预测单元134还可以针对许多其它机场和/或机场配置应用类似的轨迹预测准则和轨迹传播规则或航线。程序轨迹预测单元134还可以根据飞机的尺寸、引擎数目或发射器种类而针对不同的飞机应用不同的轨迹预测准则和轨迹传播规则。
在一些示例中，程序轨迹预测单元134还可以应用气压高度修正来确定目标飞机的高度。由于已修正气压高度信息对机场环境操作有用，并且ADS-B报告承载未修正气压高度信息，所以程序轨迹预测单元134可以应用附加处理以基于接收到的ADS-B信息来对目标飞机的起落航线高度应用高度计设置。当程序轨迹预测单元134被激活时，本机可以在机场附近并对本机的航空电子系统应用本地高度计设置，使用从ATIS或其它服务接收到的信息，并且将正确的高度计设置中继到ASSAP跟踪器104。针对飞机未提供数字式气压表修正，可以可选地在设备控制面板上设定专用高度计设置界面，或者针对已修改逻辑使用更灵活的高度准则。
图7示出了可以例如由如图1和图3中的TSAA系统106执行的根据本公开的说明性方面的针对用于生成空中交通警报的示例性方法700的流程图。针对执行方法700的TSAA系统106，TSAA系统106（例如，轨迹传播单元133和/或程序轨迹预测单元134）可以至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹（702）。针对执行方法700的TSAA系统106，TSAA系统106（例如，冲突搜索引擎140）可以至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯（704）。针对执行方法700的TSAA系统106，TSAA系统106（例如，输出节点141）可以响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出（706）。
如上文所讨论的，TSAA系统106的冲突检测器单元132的各种组件（包括轨迹传播单元133、程序轨迹预测单元134、冲突搜索引擎140以及冲突验证单元144）可以应用算法、数据结构、数字逻辑系统和/或其它技术、装置或系统以便执行本文中所述的功能。在一些示例中，TSAA系统106可以应用算法来预测用于所有涉及到的飞机的离散、恒定转弯速率轨迹并基于沿着那些轨迹的受保护空域的预测突破而警报。同样地，TSAA系统106的轨迹传播单元133、冲突搜索引擎140以及冲突验证单元144可以分别地对本机和入侵飞机、入侵飞机周围的受保护空域区以及警报判定逻辑应用用于轨迹预测的算法。如下提供TSAA系统106的轨迹传播单元133、冲突搜索引擎140以及冲突验证单元144的进一步说明性描述，包括示例性算法的数学和软件实施方式。可以用MATLAB、Python、R、Octave、Julia或者非常适合于关于大型数据集的快速计算的任何其它适用语言或工具集来实现用于实现TSAA系统106的各种组件的此类算法。下面提出的细节是针对用于TSAA系统106的一个示例性算法实施方式给出的，理解为该细节不限于其它示例性实施方式。
用于冲突搜索引擎140的示例性算法可以执行成对评估以确定本机与特定目标飞机之间是否存在冲突。围绕着每个目标飞机，算法可以计算被表示为受保护空域区（PAZ）和冲突空域区（CAZ）的两个受保护空域区，如图2中的一个示例中所示。PAZ的尺寸可以取决于目标飞机与本机之间的接近速率。作为用于在给定相遇几何学中涉及到的潜在危险的替代，在本示例中，PAZ的尺寸随着接近速率增加而增加。CAZ在500英尺的半径和+/- 200英尺的高度下在尺寸方面保持固定，这是基于两个规则顺应性ADS-B目标的位置不确定性。
在用于轨迹传播单元133的示例性算法中，针对本机以及每个目标飞机，以标称频率（例如每秒一次）重复地预测离散轨迹。轨迹传播单元133可以在程序轨迹预测单元134外面保持可以使用恒定转弯速率轨迹传播的一些算法，使得传播轨迹预测如果目标飞机将以恒定航向或恒定航迹角继续它的当前机动该目标飞机将在哪里。恒定转弯速率预测在不存在机动的情况下默认为恒定航向预测。
由于两个飞机之间的几何结构可以由于恒定的转弯速率预测而沿着轨迹改变，所以两个飞机之间的接近速率和与之一起的PAZ的尺寸也可以改变。例如，如图2中所示，随着接近速率沿着轨迹减小，PAZ的尺寸减小。基于飞机的预测位置和沿着轨迹的空域缓冲区的尺寸，警报逻辑确定是否将针对给定目标发布警报。如果预测本机将突破PAZ，则TSAA系统106生成警报输出，TCAS计算机102将该警报输出转换成发布给飞行员的初始音频和/或视频警报，通告目标的位置和观察到的行为。样本音频警报可以是“交通，十二点钟，三英里，高，下降”。如果情况继续未改变或恶化并预测到CAZ突破，则TSAA系统106用已更新警报信息生成另一警报输出以供TCAS计算机102转换成被发布给飞行员的已更新音频和/或视频警报，具有已更新位置和行为信息。在图2中所示的示例性几何结构中，即使PAZ沿着目标飞机204的预测轨迹从PAZ 211减小至PAZ 213，当本机202和目标飞机204分别地处于位置232和234处（例如，在未来30秒）时，也预测本机202在未来将突破目标飞机204的PAZ 213，导致TSAA系统106生成用于TCAS计算机102发布给机组人员的警报。
TSAA系统106的冲突检测器单元132可以循环地用关于潜在威胁的新数据来更新数据仓库136。可以用可以在两个不同模式：更新模式和检测模式下调用的算法来实现TSAA系统106。当新信息从ASSAP跟踪器104可用时，可以将TSAA系统106调用到更新模式。在更新模式下，TSAA系统106可以处理来自ASSAP跟踪器104的传入信息并基于此新信息在适用的情况下更新威胁数据仓库136。TSAA系统106可以在更新模式下每个最小更新周期操作至少一次，诸如针对一赫兹的更新周期至少每秒一次。
TSAA系统106可以在检测模式下操作以针对当前被跟踪目标是否对本机造成威胁对当前被跟踪目标进行评估。可以独立于新目标信息是否可用而在检测模式下调用TSAA系统106。TSAA系统106可以当在检测模式下被调用时使用在威胁数据仓库136中可用的最近数据。在文中从功能和数学角度两者出发描述了TSAA系统106的更新和检测模式两者。遍及TSAA系统106的算法的描述，引入了定义算法的内部行为的参数并将其定义为变量。
当在更新模式下调用TSAA系统106时，TSAA系统106用从ASSAP跟踪器104接收到的状态信息来更新威胁数据仓库136。即使ASSAP跟踪器104保持针对所有活动飞机的跟踪，作为TSAA系统106的一部分的单独威胁数据仓库136也由于各种原因而可以是有用的。首先，作为TSAA系统106的一部分的威胁数据仓库136允许在TSAA系统106的警报算法内本地地保持TSAA特定数据。其次，作为TSAA系统106的一部分的威胁数据仓库136允许潜在地预先选择在TSAA系统106内保持哪些目标。例如，TSAA系统106可以出于计算原因而仅在本地保持在本机的预定义距离内的目标。在TSAA系统106的威胁数据仓库136中可以保持的数据字段可以包括：由TSAA系统106确定的目标飞机ID；最后信息更新的时间；最后信息接收的时间（例如，最后ADS-B/ADS-R/TIS-B消息的接收时间）；X、Y和Z位置；X和Y速度；飞机航向；以及估计转弯速率、估计垂直速率、水平分离、垂直分离以及当前接近速率。当在更新模式下调用TSAA时，使用来自ASSAP跟踪器104的包含数据字段的报告来填充用于每个活动目标的数据字段。
除更新威胁数据仓库136中的用于所有现有目标的数据之外，TSAA系统106还可以添加当前未被跟踪的新目标或者去除对于其而言数据已变得太旧而不能用于可靠冲突警报的旧目标。TSAA系统106可以使用最大数据年龄极限来确定目标何时变成旧的；如果最后信息更新的时间与最后ADS-B消息接收的时间之间的差大于该阈值，则该目标被停止。用变量TarDiscont来表示阈值。
在一个示例性算法中，可以将威胁数据仓库136实现为包含用于每个活动目标的一个对象的MATLAB结构。可以类似地用R、Python、Octave、Julia或其它适用语言或工具集来实现威胁数据仓库136。
当在检测模式下调用TSAA系统106时，TSAA系统106可以评估保持在威胁数据仓库136中的每个目标以确定其是否对本机造成威胁。调整示例算法中的ConflictSearchFreq变量设定在检测模式下调用TSAA系统106的频率。在检测模式下，TSAA系统106执行如图3中所示的轨迹传播单元133、冲突搜索引擎140以及冲突验证单元144的单独功能。
TCAS计算机102和/或其组件或特征（包括ASSAP跟踪器104、TSAA系统106、程序轨迹预测单元134和/或其其它组件或特征）可以包括一个或多个处理器。一个或多个处理器可以包括硬件、软件、固件或其任何组合的任何适当布置，以执行归于本文中所述的TCAS计算机102和/或其任何组件或特征的技术。例如，一个或多个处理器可包括任何一个或多个微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或任何其它等价集成或分立逻辑电路以及此类组件的任何组合。TCAS计算机102和/或其组件或特征（例如，程序轨迹信息138）还可以包括存储器，该存储器可以包括任何易失性或非易失性介质，诸如RAM、ROM、非易失性RAM（NVRAM）、电可擦可编程ROM（EEPROM）、闪存等。存储器可以存储计算机可读指令，该指令在被TCAS计算机102和/或其组件或特征的一个或多个处理器执行时促使处理器实现在本文中归于TCAS计算机102和/或其组件或特征的功能和技术。
如在上文公开的TCAS计算机102和/或其组件或特征的元件可以用各种附加类型的固态电路元件中的任何一个来实现，诸如中央处理单元（CPU）、专用集成电路（ASIC）、磁性非易失性随机存取存储器（RAM）或其它类型的存储器、混合信号集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）、微控制器、可编程逻辑控制器（PLC）、片上系统（SoC）、上述任何项目的分部、上述任何项目的互连或分布式组合或者任何其它类型的组件或能够根据本文中公开的任何示例来配置的一个或多个组件。可以用各种形式的软件对TCAS计算机102和/或其组件或特征的元件进行编程。可以将如在本文中的任何示例中的TCAS计算机102和/或其组件或特征的元件实现为装置、系统、设备，并且其可以体现或实现将空中交通监视数据组合的方法，包括用于实现如参考图7所述的示例性方法700。
如在本文中描述并要求保护的“飞机”可以是或者包括任何固定翼或旋翼式飞机、飞艇（例如，靠氦气或其它轻于空气的气体浮起的飞艇或软式飞船）、亚轨道太空飞机或可重复使用的运载火箭级、宇宙飞船或其它类型的飞行设备，并且可以是载人的或不载人的（例如，无人机（UAV）或飞行机器人）。虽然一些描述使用ADS-B无线电监视数据的示例，但其它示例可以以在本文中的描述中根据ADS-B数据的示例描述的任何方式使用对ADS-B的扩展或修改或者其它形式的类似于ADS-B的无线电监视或者ADS-C或任何种类的无线电监视数据。
可以将如上所述的图1—6的示例的任何系统或其任何组件实现为装置、系统、设备，并且其可以体现或实现一种实现用于生成空中交通警报的方法（包括用于实现如参考图7所述的示例性方法700）的方法。上文描述了本公开的各种说明性方面。这些及其它方面在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
由一个或多个处理器至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹；
由一个或多个处理器至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯；以及
由一个或多个处理器响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。
2.权利要求1的方法，还包括：
在确定用于目标飞机的预测轨迹之前，相对于该组程序轨迹信息限定关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息；以及
还至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息相对于该组程序轨迹信息的限定来确定用于目标飞机的预测轨迹。
3.权利要求2的方法，
其中，相对于该组程序轨迹信息限定关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息包括：
应用关于目标飞机的至少一个飞行变量的一个或多个准则，其中，所述至少一个飞行变量是从目标飞机的位置、目标飞机的矢量速度、目标飞机的高度以及目标飞机的高度的变化速率之中选择的；以及
至少部分地基于目标飞机的所述至少一个飞行变量针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件而选择用于目标飞机的预测程序轨迹。
4.权利要求3的方法，还包括
通过至少基于一个或多个准则根据选定预测轨迹来从最近轨迹传播目标飞机的轨迹而确定用于目标飞机的预测轨迹。
5.权利要求1的方法，还包括
在确定用于目标飞机的预测轨迹之前，接收关于目标飞机的最近轨迹的信息，
其中，接收关于目标飞机的最近轨迹的信息包括从目标飞机接收来自一个或多个广播式自动相关监视（ADS-B）报告的信息。
6.权利要求1的方法，还包括
在确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯之前，确定用于本机的预测轨迹。
7.权利要求6的方法，
其中，确定用于本机的预测轨迹包括至少部分地基于关于本机的最近轨迹的信息与该组程序轨迹信息的比较来确定预测轨迹。
8.权利要求1的方法，
其中，该组程序轨迹信息包括对机场/设施目录（A/FD）的至少一部分进行编码的数据或可执行指令中的至少一个。
9.权利要求1的方法，
其中，该组程序轨迹信息包括对以下各项中的一个或多个进行编码的数据或可执行指令中的至少一个：
一个或多个机场示意图的至少一部分；
商用导航数据库或商用导航数据仓库的至少一部分；以及
自主机场配置识别系统。
10.权利要求1的方法，还包括
至少部分地基于警报输出而生成警报。
11.权利要求10的方法，
其中，生成警报包括生成以下各项中的至少一个：用于经由音频系统输出的音频警报信号或用于经由视频显示器输出的视频警报信号。
12.一种系统，包括：
轨迹传播单元，被配置成至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹；
冲突搜索引擎，被配置成至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯；以及
输出节点，被配置成响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。
13.权利要求12的系统，
其中，所述轨迹传播单元进一步被配置成：
在确定用于目标飞机的预测轨迹之前，相对于该组程序轨迹信息限定关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息；以及
还至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息相对于该组程序轨迹信息的限定来确定用于目标飞机的预测轨迹。
14.权利要求13的系统，
其中，所述轨迹传播单元被配置成通过至少以下各项来限定信息：
应用关于目标飞机的至少一个飞行变量的一个或多个准则，其中，所述至少一个飞行变量是从目标飞机的位置、目标飞机的矢量速度、目标飞机的高度以及目标飞机的高度的变化速率之中选择的，以及
至少部分地基于目标飞机的所述至少一个飞行变量针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件而选择用于目标飞机的预测程序轨迹。
15.权利要求14的系统，
其中，所述轨迹传播单元进一步被配置成通过至少以下各项来确定用于目标飞机的预测轨迹：
基于一个或多个准则根据选定预测轨迹从最近轨迹传播目标飞机的轨迹。
16.权利要求12的系统，
其中，该组程序轨迹信息包括对以下各项中的一个或多个进行编码的数据或可执行指令中的至少一个：
一个或多个机场示意图的至少一部分；
商用导航数据库或商用导航数据仓库的至少一部分；以及
自主机场配置识别系统。
17.一种包括具有存储在其上面的用于生成空中交通警报的可执行指令的计算机可读介质的装置，所述可执行指令被配置成可由一个或多个处理器执行以便促使所述一个或多个处理器：
至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息与一组程序轨迹信息的比较来确定用于目标飞机的预测轨迹；
至少部分地基于用于目标飞机的预测轨迹和用于本机的预测轨迹来确定在目标飞机与本机之间是否预测到受保护空域的侵犯；以及
响应于确定预测到受保护空域的侵犯而生成警报输出。
18.权利要求17的装置，
其中，所述可执行指令进一步促使一个或多个处理器：
在确定用于目标飞机的预测轨迹之前，相对于该组程序轨迹信息限定关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息；以及
还至少部分地基于关于目标飞机的最近轨迹接收到的信息相对于该组程序轨迹信息的限定来确定用于目标飞机的预测轨迹。
19.权利要求18的装置，
其中，所述可执行指令进一步促使一个或多个处理器通过至少以下各项来限定信息：
应用关于目标飞机的至少一个飞行变量的一个或多个准则，其中，所述至少一个飞行变量是从目标飞机的位置、目标飞机的矢量速度、目标飞机的高度以及目标飞机的高度的变化速率之中选择的，以及
至少部分地基于目标飞机的所述至少一个飞行变量针对一个或多个准则满足预测程序轨迹所特定的一个或多个条件而选择用于目标飞机的预测程序轨迹。
20.权利要求17的装置，
其中，该组程序轨迹信息包括对以下各项中的一个或多个进行编码的数据或可执行指令中的至少一个：
一个或多个机场示意图的至少一部分；
商用导航数据库或商用导航数据仓库的至少一部分；以及
自主机场配置识别系统。
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