CN110379210A - 一种民用航空器异常飞行监测方法及装置 - Google Patents

一种民用航空器异常飞行监测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种民用航空器异常飞行监测方法及装置，涉及航空安全技术领域；包括民用航空器和飞行情报，还包括以下步骤：(1)情报获取子系统通过监测设备监测空域中飞行的民用航空器，以获取监测信息；(2)情报获取子系统从民航飞行计划网获取飞行计划信息，并将获取到的飞行计划信息和监测信息传输至数据处理子系统；(3)数据处理子系统通过接收到的监测信息，形成该民用航空器的飞行动态，并结合所述飞行计划信息和所述飞行情报筛选出航路异常飞行的民用航空器；通过数据处理子系统融合各类监视数据，形成民用航空器的真实航迹，达到对民用航空器的实时监视，掌握航路飞行态势。

Description

一种民用航空器异常飞行监测方法及装置
技术领域
本发明涉及航空安全技术领域，尤其涉及一种民用航空器异常飞行监测方法及装置。
背景技术
民用航空器在诸如被劫机、故障、失控等特殊情况下，会出现异常飞行的情况，造成安全隐患。当这种情况出现在重要政治、经济中心地带——所谓要地上空时，安全隐患尤为突出。在要地的附近空域，空中管制是通过规划航路空中走廊和设置禁飞区的方法，监视要地周边民用航空器的空中动态，随着民航航路越来越繁忙，航路容量越来越接近饱和，一旦有民用航空器发生偏离航线或者进入禁飞区等异常动作，对其进行准确监测、判断其意图并采取针对性的措施是一个复杂和耗时的过程，需要一套装置和方法，对民用航空器的异常飞行进行快速、准确的监测，判读民用航空器的异常飞行行为，并给出最终的处置建议，以保障要地上空航空飞行安全和重要建筑、公共设施以及人民的生命财产安全。
空管二次雷达与空管一次雷达配合使用，具有空管询问功能，具有不停机连续工作的能力，可以无人值守，能够全天时全天候实时、连续、准确地获得空中目标的距离、方位、速度、飞行代码、高度代码、身份代码及特殊代码等信息，具有较高的探测精度及抗干扰能力。可以实时掌握合作目标的飞行态势，为空管部门提供实时航路(线)监视、重点区域空域实时监视信息。
S模式系统是在常规模式二次雷达系统基础上发展起来的一种协同式监视系统，它利用地面S模式二次雷达和机载S模式应答机的询问-应答来实现地空监视，并在询问和应答信号中综合地-空-地数据链通讯功能。由于增加了数据链功能，S模式应答机在自动相关监视系统(ADS-B)中得到了广泛的应用。
ADS-B(广播式自动相关监视技术)是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空协同监视技术，是未来主要的航空监视手段之一。它以先进的导航设备及其他机载设备产生的信息为数据源，以先进的地空/空空数据链为通信手段，通过对外自动广播自身的状态参数，实现地面对它的实时监视；同时它也接收其他民用航空器的广播信息，达到民用航空器间的相互感知，实现对周边空域交通状况全面、详细的了解。ADS-B技术克服了传统雷达监视手段的一些问题，具有延迟较小、更新率高、应用范围更广等优势。
对于我国民用航空器的飞行，主要使用空管一次雷达、空管二次雷达、S模式协同系统、ADS-B技术等监视手段进行对空监视，获取民用航空器在规定航路、机场空域的飞行动态。目前，针对民用航空器的航路飞行，没有一套自动化的监测系统，主要通过现有监视系统反馈的飞行状态，航空管制人员对民用航空器飞行做出评价，判断民用航空器飞行异常后，上报相关处置决策部门。现阶段民用航空器飞行判断的处理流程：一是人工对飞行判定，会因为个人经验等方面的原因对飞行状态的判定出现歧义；二是推断民用航空器飞行意图时间不稳定或较长，容易失去对异常飞行的民用航空器的最佳处置时间，无法保障航空飞行安全、以及有效保护要地的重要建筑、公共设施及人民的生命财产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种民用航空器异常飞行监测方法及装置。通过综合多元监视数据，形成民用航空器飞行动态，实现对民用航空器飞行的实时监测，自动关联、并比对民用航空器飞行航迹和飞行计划，参考民用航空器的飞行航向、速度、航路范围、禁飞区等飞行情报，筛选异常飞行的民用航空器，识别其飞行意图，并给出相应的沟通疏导、协商谈判、主动干预等决策建议和处置措施。
本发明提供的一种民用航空器异常飞行监测方法，包括民用航空器和飞行情报，还包括以下步骤：
(1)情报获取子系统通过监测设备监测空域中飞行的民用航空器，以获取监测信息；
(2)情报获取子系统从民航飞行计划网获取飞行计划信息，并将获取到的飞行计划信息和监测信息传输至数据处理子系统；
(3)数据处理子系统通过接收到的监测信息，形成该民用航空器的飞行动态，并结合所述飞行计划信息和所述飞行情报筛选出航路异常的民用航空器。
其中，所述航路异常包括时间异常、航路边缘飞行和偏离航路飞行。
上述方法通过融合各类监视数据，形成民用航空器的真实航迹，达到对民用航空器的实时监视，以掌握航路飞行态势；
更进一步的，还包括数据处理子系统从航路异常的民用航空器中筛选出偏离航路飞行的民用航空器，并推测所述偏离航路飞行的民用航空器的飞行意图，以根据飞行意图对该民用航空器做出应对策略。
其中，所述推测民用航空器飞行意图的步骤为：
(21)数据处理子系统判断该民用航空器的S模式应答机是否应答，若是则根据此S模式应答机传回的信息判断该民用航空器的飞行状态；若否且该民用航空器也未在规定的时间内返回航路，则进入步骤(22)
(22)数据处理子系统判断是否是由天气引起的偏离航路飞行，若是则判定该民用航空器为转场或迫降飞行；若不是则判定该民用航空器为异常飞行；
(23)判断所述异常飞行的民用航空器是否前往境外区域，若是则判定为叛逃飞行，若否则进入步骤(24)
(24)判断该民用航空器是否飞往禁飞区域或重要区域，若是则判定为攻击意图飞行，若否则判定为挟持飞行。
更进一步的，还包括数据处理子系统对航路异常的民用航空器给出处置决策建议，用数据处理子系统对航路异常的民用航空器进行处置判断，以争取对该民用航空器的最佳处置时间。
更进一步的，还包括决策实施子系统根据所述数据处理子系统给出的处置决策建议对航路异常的情况进行处置。
其中，所述处置方式包括：
对于航路异常为正常航路飞行但在航路边缘，且有超出航路趋势飞行的民用航空器，给予出界警告；
对于航路异常为偏离航路飞行的民用航空器，对其发出已偏离航路飞行的警告，并提醒其按照飞行计划信息飞行；若该民用航空器是由航路天气异常引起的偏离航路飞行，则为该民用航空器提供转场或迫降飞行的信息；
对于航路异常为偏离航路飞行的民用航空器，并有进入禁区、重要区域或有攻击意图时，则接通该民用航空器的沟通装置，以改变其飞行意图，若失败则对该民用航空进行主动干预，使其无法达到其飞行意图。通过上述处置方式以保证航空飞行安全，能有效的保护要地的重要建组，公共设施及人民的生命财产。
更进一步的，所述主动干预包括对所述民用航空器的导航定位设备进行干扰，若干扰无效则采取武力手段拦截该民用航空器，通过一系列手段使该飞行器无法达成其飞行意图。
本发明还提供了一种民用航空器异常飞行监测装置，包括民用航空器和飞行情报，还包括数据处理子系统、民航飞行计划网、情报获取子系统和决策实施子系统，所述情报获取子系统与数据处理子系统和民航飞行计划网通信连接、所述数据处理子系统还与决策实施子系统通信连接；
所述情报获取子系统用于获取民用航空器的监测信息和飞行计划信息；
所诉数据处理子系统用于匹配该民用航空器的飞行轨迹并筛选出航路异常的民用航空器，并对其飞行意图进行识别，对航路异常中为偏离航路运行的民用航空器提供处置决策建议；
所述决策实施子系统用于根据所述数据处理子系统提供的决策建议，对航路异常的情况进行处置；
所述民航飞行计划网用于提供民用航空器的飞行计划信息和飞行情报。
通过该装置可实现上述民用航空器异常飞行监测方法的各种步骤。
其中，所述情报获取子系统包括S模式应答机、ADS-B地面站和雷达站；
所述S模式应答机用于接收所述民用航空器的状态参数；
所述ADS-B地面站用于引接ADS-B数据；
所述雷达站用于引接雷达监视数据。
通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果是：
1、通过数据处理子系统融合各类监视数据，形成民用航空器的真实航迹，达到对民用航空器的实时监视，以掌握航路飞行态势；
2、系统从国家民航飞行计划网引接民用航空器的飞行计划和飞行动态，自动关联相关民用航空器，判断其是否按照飞行计划和民航飞行规范进行正常飞行；通过建立禁飞区、重要空域等基础飞行空域数据库，结合民用航空器航向、速度、抵达时间等参数，识别出民用航空器的飞行意图，对异常飞行的民用航空器给予告警；并向执行部门给出处置决策建议，当处置决策建议被采纳后，系统对异常飞行的民用航空器采取相应的处置措施。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明民用航空器异常飞行监测方法及装置的运行流程图；
图2为情报获取子系统获取情报的流程图；
图3为数据处理子系统进行飞行状态判断和飞行意图识别的处理流程；
图4为决策实施子系统进行处置的流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
在本实施例中具体提供了一种民用航空器异常飞行监测方法及装置，包括民用航空器、飞行情报、数据处理子系统、民航飞行计划网、情报获取子系统和决策实施子系统，该装置可以实现航路偏离探测、飞行意图识别、辅助决策建议和处置措施等功能。
如图1所示，情报获取子系统包括S模式应答机/ADS-B地面站、空管一次雷达/二次雷达并从民航飞行计划网获取需要的信息，通过S模式应答机、ADS-B地面站和雷达站对要地附近空域中飞行的民用航空器进行监测；所述S模式应答机用于接收所述民用航空器的状态参数；所述ADS-B地面站用于引接ADS-B数据；所述雷达站用于引接雷达监视数据，情报获取子系统通过传回的数据来获取空域中监测到的航空器的航班号、航管代码、S模式地址、高度、飞行速度/航向/姿态等监测信息，并从民航飞行计划网获取飞行计划信息，将监测信息和飞行计划信息传输至数据处理子系统。
如图2所示，当情报获取子系统启动时，先从ADS-B地面站引接ADS-B数据，再从S模式应答机接收飞机状态参数，然后从雷达站引接雷达监测数据并从民航飞行计划网引接飞行计划，最后将获取到的所有数据输出至数据处理子系统。
所述数据处理子系统用于飞行轨迹匹配、飞行意图识别和处置决策建议，先接收来自情报获取子系统的监视信息和飞行计划信息，然后综合多元监视信息，输出民用航空器飞行轨迹，并结合民航飞行计划、民航飞行规范等进行异常检测，筛选出航路异常的民用航空器。
其中，异常情况包含下列主要情况：
(a)时间异常，飞行时间提前或延后，但仍在航路上飞行；
(b)航路异常：
1)飞行于飞行规范规定的航路边缘，提出预警；
2)超出规定航路飞行，给出告警；
3)民用航空器进入禁区、限制区等区域飞行，给出告警。
数据处理子系统还通过将多元监视和飞行计划数据进行综合化数据处理，判断民航飞行器飞行的异常情况，并结合飞行目标区域的重要程度，推测民用航空器的飞行意图；
如图3所示，当数据处理子系统启动后，先获取民航飞行的监视信息和飞行计划信息，根据获得的数据判断该民用航空飞行器是否按航路飞行，若是则判断该民用航空器为正常航路飞行，若否则为偏离航路飞行，并进入步骤(20)
(20)数据处理子系统判断偏离航路飞行的民用航空器的S模式应答机是否应答，若S模式应答机应答并将通信故障、劫机等代码传输至地面，并根据此S模式应答机传回的信息判断该民用航空器的飞行状态；若否，则进入步骤(21)
(21)判断该民用航空飞行器是否再规定时间内返回航路，若是则仍判定为正常航路飞行，若否，则进入步骤(22)
(22)数据处理子系统判断是否是由于飞行故障或因天气引起的偏离航路飞行，若是则判定该民用航空器为转场或迫降飞行；若不是则判定该民用航空器为异常飞行，所述异常飞行包括民用航空器被劫持，进行恐怖袭击、攻击地面重要目标等意图；
(23)判断所述异常飞行的民用航空器是否前往境外区域，若是则判定为叛逃飞行，若否则进入步骤(24)；对于叛逃飞行的民用航空器，接通其语音模块与机组人员进行沟通，若沟通有效则让该民用航空器返回机场，若无效则对该民用航空器进行主动干预。
(24)判断该民用航空器是否飞往禁飞区域或重要区域，若是则判定为攻击意图飞行并对其进行主动干预，若否则判定为挟持飞行并对其进行主动干预。
在本实施例中，所述决策实施子系统用于接收数据处理子系统输出的决策实施建议，并协调其他执行部门，对民用航空器的异常情况进行处置，主要手段包括语音通信/沟通疏导、卫星导航干扰和主动干预。
其中，处置内容如下：
(a)针对在计划航路边缘，有超出航路趋势飞行的民用航空器，以飞行通报或语音手段给予出界预警；
(b)针对偏离航路飞行的民用航空器，通过话音电台，与机组人员进行沟通，警示其偏离航路飞行，要求按照规定航路飞行；
(c)针对偏离航路飞行的民用航空器，并有进入禁区、重要区域的趋势或者攻击意图时，首先接通该民用航空器的沟通装置，通过话音通信等方式，进行沟通谈判，促使其改变飞行意图；若失败，则采取对民用航空器的导航定位设备进行定向性压制和干扰措施，使其无法达到其飞行意图；若对民用航空器的导航干扰无效时，则采取武力手段包括但不限于地面防空或空中力量拦截，阻断其破坏重要地面目标或其他攻击意图的目的。
决策实施子系统依据数据处理子系统给出的处置决策建议，对民用航空器采取话音通信/心理疏导、协商谈判、主动干扰(包含导航定位干扰、防空力量拦截)等手段，达到处置异常飞行的民用航空器目的，维护航空飞行安全和保障重要地面目标安全。如图4所示，当决策实施子系统启动后先判断与该偏离航路飞行的航空器上机组人员的协商谈判是否有效，若有效则该航空器按正常航路飞行，若无效则仍然判定为异常飞行，并判断对该航空器上的机组人员进行的心理疏导是否有效，若有效则该航空器返回机场，若无效则对其进行主动干预。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种民用航空器异常飞行监测方法，包括民用航空器和飞行情报，其特征在于：还包括以下步骤：
(1)情报获取子系统通过监测设备监测空域中飞行的民用航空器，以获取监测信息；
(2)情报获取子系统从民航飞行计划网获取飞行计划信息，并将获取到的飞行计划信息和监测信息传输至数据处理子系统；
(3)数据处理子系统通过接收到的监测信息，形成该民用航空器的飞行动态，并结合所述飞行计划信息和所述飞行情报筛选出航路异常的民用航空器。
2.根据权利要求1所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：所述航路异常包括时间异常、航路边缘飞行和偏离航路飞行。
3.根据权利要求2所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：还包括数据处理子系统从航路异常的民用航空器中筛选出偏离航路飞行的民用航空器，并推测所述偏离航路飞行的民用航空器的飞行意图。
4.根据权利要求3所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：所述推测民用航空器飞行意图的步骤为：
(21)数据处理子系统判断该民用航空器的S模式应答机是否应答，若是则根据此S模式应答机传回的信息判断该民用航空器的飞行状态；若否且该民用航空器也未在规定的时间内返回航路，则进入步骤(22)；
(22)数据处理子系统判断是否是由天气引起的偏离航路飞行，若是则判定该民用航空器为转场或迫降飞行；若不是则判定该民用航空器为异常飞行；
(23)判断所述异常飞行的民用航空器是否前往境外区域，若是则判定为叛逃飞行，若否则进入步骤(24)；
(24)判断该民用航空器是否飞往禁飞区域或重要区域，若是则判定为攻击意图飞行，若否则判定为挟持飞行。
5.根据权利要求1所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：还包括数据处理子系统对航路异常的民用航空器给出处置决策建议。
6.根据权利要求5所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：还包括决策实施子系统根据所述数据处理子系统给出的处置决策建议对航路异常的情况进行处置。
7.根据权利要求6所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：所述处置方式包括：
对于航路异常为正常航路飞行但在航路边缘，且有超出航路趋势飞行的民用航空器，给予出界警告；
对于航路异常为偏离航路飞行的民用航空器，对其发出已偏离航路飞行的警告，并提醒其按照飞行计划信息飞行；若该民用航空器是由航路天气异常引起的偏离航路飞行，则为该民用航空器提供转场或迫降飞行的信息；
对于航路异常为偏离航路飞行的民用航空器，并有进入禁区、重要区域或有攻击意图时，则接通该民用航空器的沟通装置，以改变其飞行意图，若失败则对该民用航空进行主动干预，使其无法达到其飞行意图。
8.根据权利要求7所述的民用航空器异常飞行监测方法，其特征在于：所述主动干预包括对所述民用航空器的导航定位设备进行干扰，若干扰无效则采取武力手段拦截该民用航空器。
9.一种民用航空器异常飞行监测装置，包括民用航空器和飞行情报，其特征在于：还包括数据处理子系统、民航飞行计划网、情报获取子系统和决策实施子系统，所述情报获取子系统与数据处理子系统和民航飞行计划网通信连接、所述数据处理子系统还与决策实施子系统通信连接；
所述情报获取子系统用于获取民用航空器的监测信息和飞行计划信息；
所诉数据处理子系统用于匹配该民用航空器的飞行轨迹并筛选出航路异常的民用航空器，并对其飞行意图进行识别，对航路异常中为偏离航路运行的民用航空器提供处置决策建议；
所述决策实施子系统用于根据所述数据处理子系统提供的决策建议，对航路异常的情况进行处置；
所述民航飞行计划网用于提供民用航空器的飞行计划信息和飞行情报。
10.根据权利要求9所述的民用航空器异常飞行监测装置，其特征在于：所述情报获取子系统包括S模式应答机、ADS-B地面站和雷达站；
所述S模式应答机用于接收所述民用航空器的状态参数；
所述ADS-B地面站用于引接ADS-B数据；
所述雷达站用于引接雷达监视数据。
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