CN107122854A - 一种预测飞机降落时间的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种预测飞机降落时间的方法。所述方法包括：获取预测时刻飞机的经度、纬度、高度及飞行速度；计算预测时刻飞机的位置与着陆点之间的水平距离；计算预测时刻飞机的位置与着陆点之间的斜距离；计算飞机通过所述斜距离所用的直线降落时间，在所述直线降落时间的基础上迭加一个绕飞时间得到降落时间，根据所述降落时间预测所述飞机的着陆时刻。本发明由于考虑了预测时刻飞机的速度、位置坐标及绕飞时间，实现了对飞机降落时间的实时预测，大大提高了飞机降落时间的预测精度，预测误差小于2分钟。
Description
技术领域
本发明属于飞机安全飞行技术领域，具体涉及一种预测飞机降落时间的方法。
背景技术
作为一种交通工具，飞机已被越来越多的人接纳和选择，选择的理由是快捷方便和优质的服务。而安全飞行则是民用航空永恒的主题，保障航空安全是民用航空生存和发展的基础，也是民航政府管理部门的重要职能。民用航空是一个庞大的系统，从航空器的生产制造、运行使用到各类保障，每一个系统和环节，安全始终是第一位的，不仅关系到人身安全，更关系到国家财产等诸多方面。
飞机的安全着陆是安全飞行的重要组成部分。精确预测飞机的降落时间，使机场接机人员和地勤人员在第一时间获知准确的预计到达时间，对于保障飞机安全着陆有着重要的意义。目前，飞机降落时间的预测一般是根据历史飞行时长来计算，比如，将过去30天每天的飞行时长累加后再除以30，得到历史平均降落时长。根据平均降落时长估算飞机预计到达时间。这种算法只是一种最简单的统计算法——求平均值法，没有考虑飞机开始降落时飞机的实际位置(经纬度、高度)和运动状态(速度、加速度)，以及天气因素等具体情况对降落时间的影响，预测精度低，不能进行实时预测。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种预测飞机降落时间的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种预测飞机降落时间的方法，包括：
获取预测时刻飞机的经度、纬度、高度及飞行速度；
根据所述飞机的经度、纬度，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离；
根据所述飞机的高度及所述水平距离，计算预测时刻所述飞机的位置与所述着陆点之间的斜距离；
根据所述飞行速度计算所述飞机通过所述斜距离所用的直线降落时间；
在所述直线降落时间的基础上迭加一个绕飞时间得到降落时间，根据所述降落时间预测所述飞机的着陆时刻。
进一步地，预测时刻所述飞机的经度、纬度、高度及飞行速度从所述飞机的电子设备上实时获得。
进一步地，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离的公式如下：
式中，S水平为水平距离，R为地球半径，S水平和R的单位均为千米；x、y分别为预测时刻所述飞机的经度和纬度，x0、y0分别为所述着陆点的经度和纬度，x0、y0、x、y的单位均为弧度；sin-1(·)表示求反正弦。
进一步地，计算预测时刻所述飞机的位置与所述着陆点之间的斜距离的公式如下：
式中，S水平为预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离，S斜为斜距离，h为预测时刻所述飞机的高度，S水平、S斜、h的单位均为千米。
进一步地，计算所述直线降落时间的公式如下：
式中，S斜为预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的斜距离，单位为千米；ν、v0分别为预测时刻和着陆时刻所述飞机的飞行速度，单位均为千米/分钟，v0取4千米/分钟；T为直线降落时间，单位为分钟。
进一步地，所述绕飞时间是存储在数据表中与飞机的航向、天气状况对应的一组数据，通过统计历史数据获得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过获取预测时刻飞机的经度、纬度、高度及飞行速度，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的斜距离，计算飞机通过所述斜距离所用的直线降落时间，在所述直线降落时间的基础上迭加一个绕飞时间得到降落时间，根据所述降落时间预测所述飞机的着陆时刻。由于考虑了预测时刻飞机的实时速度、位置坐标及绕飞时间，实现了飞机降落时间的实时预测，大大提高了飞机降落时间的预测精度，预测误差小于2分钟。
附图说明
图1为本发明实施例一种预测飞机降落时间的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例一种预测飞机降落时间的方法的流程图如图1所示，所述方法包括：
步骤101，获取预测时刻飞机的经度、纬度、高度及飞行速度；
在本步骤中，所述预测时刻可以是从飞机开始降落时刻起(飞机开始降落时飞行高度一般小于8千米)的任意时刻，只要不断更新飞机的飞行参数，就能不断获得最新的预测数据。因此，本发明实施例提出的预测方法可以实现实时预测。当然，预测时刻一般在飞机开始绕飞之前，所谓绕飞是指飞机落地前为了使飞机对准跑道，慢慢改变飞行方向低空环形飞行一段距离。
步骤102，根据所述飞机的经度、纬度，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离；
在本步骤中，所述水平距离是指飞机在地面上的投影与着陆点的直线距离。计算水平距离除了用到预测时刻机的经纬度，还要用到着陆点的经纬度。为了简化计算，着陆点的经纬度一般用机场的经纬度代替。
步骤103，根据所述飞机的高度及所述水平距离，计算预测时刻所述飞机的位置与所述着陆点之间的斜距离；
本步骤根据飞机的高度和水平距离计算得到的斜距离，是飞机从预测时刻起到落地时直线飞行的距离，用于下一步直线降落时间的计算。当然，这里所说的直线飞行和直线降落都是一种近似说法。
步骤104，根据所述飞行速度计算所述飞机通过所述斜距离所用的直线降落时间；
本步骤根据飞机的飞行速度计算飞机通过所述斜距离所用的直线降落时间。要想计算直线降落时间，只知道飞行速度和斜距离是不够的，还需要知道飞机的运动规律以及飞机落地时的速度等。飞机落地时的速度可以近似认为是一个常数，运动规律则需要根据历史飞行数据进行统计或拟合。
步骤105，在所述直线降落时间的基础上迭加一个绕飞时间得到降落时间，根据所述降落时间预测所述飞机的着陆时刻。
在本步骤中，首先对上一步得到的直线降落时间进行修正，即在所述直线降落时间的基础上迭加一个绕飞时间得到降落时间；然后根据修正后的降落时间预测飞机的着陆时刻，即在当前时刻的基础上累加修正后的降落时间。由于飞机绕飞时的运动状态(速度、加速度)与直线降落时的差异较大，因此，上一步直线降落时间的计算没有考虑绕飞时间。也就是说，本实施例将降落过程分成了两个时段：第一时段是直线降落时段，第二时段是绕飞时段。由于飞机开始绕飞时刻的位置与着陆点距离很近，为了简化计算，以预测时刻飞机的位置与着陆点之间的斜距离用作第一时段的直线距离。
本发明实施例实现了飞机降落时间的实时预测。由于考虑了预测时刻飞机的实时速度、位置坐标及绕飞时间，大大提高了飞机降落时间的预测精度，预测误差小于2分钟。
值得说明的是，本实施例虽然是用来预测飞机降落时间的，但也适应起飞时间的估算。
作为一种可选实施例，预测时刻所述飞机的经度、纬度、高度及飞行速度从所述飞机的电子设备上实时获得。
本实施例给出了预测时刻飞机飞行参数的获取方法。现代飞机上都装备了非常先进的机载电子设备，可以方便地得到飞机的各种飞行参数。飞机的经纬度可以由GPS获得，高度可以由高度表或大气机获得，飞行速度可以由马赫表获得。当然，上述参数也可以接收来自地面站的ADS-B(Automatic Dependent Surveillance Broadcast，广播式自动相关监视)设备的广播获得。
作为一种可选实施例，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离的公式如下：
式中，S水平为水平距离，R为地球半径，S水平和R的单位均为千米；x、y分别为预测时刻所述飞机的经度和纬度，x0、y0分别为所述着陆点的经度和纬度，x0、y0、x、y的单位均为弧度；sin-1(·)表示求反正弦。
本实施例给出了计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离的公式。计算公式的推导涉及到立体几何、平面几何和三角函数知识，这里不给出公式具体的推导过程。
作为一种可选实施例，计算所述飞机的位置与所述着陆点之间的斜距离的公式如下：
式中，S水平为水平距离，S斜为斜距离，h为预测时刻所述飞机的高度，S水平、S斜、h的单位均为千米。
本实施例给出了根据勾股定理由水平距离和高度计算斜距离的方法。根据勾股定理计算斜距离是一种近似方法，没有考虑地球的曲率，当两点距离较近时，这种近似计算的误差很小。
作为一种可选实施例，计算所述直线降落时间的公式如下：
式中，S斜为预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的斜距离，单位为千米；ν、v0分别为预测时刻和着陆时刻所述飞机的飞行速度，单位均为千米/分钟，v0取4千米/分钟；T为直线降落时间，单位为分钟。
本实施例给出了一种计算直线降落时间的简化公式。通过研究飞机的历史飞行数据发现，飞机的直线降落过程可以近似看作是匀变速直线运动。上式的原理是利用距离除以平均速度求时间，而匀变速直线运动的平均速度等于初始速度和末速度的平均值。末速度即飞机着陆时刻的速度v0可以看作固定不变，一般取4千米/分钟。
作为一种可选实施例，所述绕飞时间是存储在数据表中与飞机的航向、天气状况对应的一组数据，通过统计历史数据获得。
本实施例给出了绕飞时间的获取方法。如前所述，所谓绕飞是指为了对准跑道飞机需要低空环形飞行一段距离。绕飞时间是事先保存在数据表中与飞机的航向、天气状况对应的一组数据，进行预测时可根据飞行情况选取不同的绕飞时间。影响绕飞时间的因素很多，比如，不同航向的飞机对正跑道需要转过的角度不同，绕飞时间会有较大不同；天气因素对绕飞时间的影响也很大，比如风、雾、霾、雨雪等都会影响绕飞时间。绕飞时间可以通过统计历史数据获得。将飞机开始下降到落地的时间减去计算得到的飞机直线降落时间作为绕飞时间。为了提高预测精度，统计选取的样本量应尽量大；天气状况分类尽量细。数据表中绕飞时间的选取可采取人工方式，也可以采取自动方式。通过传感器自动识别飞机航向及天气因素实现自动选取。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种预测飞机降落时间的方法，其特征在于，包括：
获取预测时刻飞机的经度、纬度、高度及飞行速度；
根据所述飞机的经度、纬度，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离；
根据所述飞机的高度及所述水平距离，计算预测时刻所述飞机的位置与所述着陆点之间的斜距离；
根据所述飞行速度计算所述飞机通过所述斜距离所用的直线降落时间；
在所述直线降落时间的基础上迭加一个绕飞时间得到降落时间，根据所述降落时间预测所述飞机的着陆时刻。
2.根据权利要求1所述的预测飞机降落时间的方法，其特征在于，预测时刻所述飞机的经度、纬度、高度及飞行速度从所述飞机的电子设备上实时获得。
3.根据权利要求1所述的预测飞机降落时间的方法，其特征在于，计算预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离的公式如下：
式中，S水平为水平距离，R为地球半径，S水平和R的单位均为千米；x、y分别为预测时刻所述飞机的经度和纬度，x0、y0分别为所述着陆点的经度和纬度，x0、y0、x、y的单位均为弧度；sin-1(·)表示求反正弦。
4.根据权利要求1所述的预测飞机降落时间的方法，其特征在于，计算预测时刻所述飞机的位置与所述着陆点之间的斜距离的公式如下：
式中，S水平为预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的水平距离，S斜为斜距离，h为预测时刻所述飞机的高度，S水平、S斜、h的单位均为千米。
5.根据权利要求1所述的预测飞机降落时间的方法，其特征在于，计算所述直线降落时间的公式如下：
式中，S斜为预测时刻所述飞机的位置与着陆点之间的斜距离，单位为千米；ν、v0分别为预测时刻和着陆时刻所述飞机的飞行速度，单位均为千米/分钟，v0取4千米/分钟；T为直线降落时间，单位为分钟。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的预测飞机降落时间的方法，其特征在于，所述绕飞时间是存储在数据表中与飞机的航向、天气状况对应的一组数据，通过统计历史数据获得。
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