CN110751858A - 适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法。其包括根据飞行计划、监视、实时数据，获取航班标识信息、航班状态信息、预计起飞/降落时间、实际起飞/降落时间；判断当前航班是否为直飞航班；计算直飞航班多元运行状态信息关联判决门限；判断当前航班是否为连乘航班；计算连乘航班多元运行状态信息关联判决门限；判断接收监视数据时间是否在判决门限范围内存在唯一的飞行计划数据；满足判决条件则获取飞行计划数据、监视数据、实时数据的关联信息，否则记录航班标识信息及判决门限。本发明方法适用于连乘航班状态信息异常且实际起飞/降落时间缺失情况下的信息关联，提高了全球航班多元运行状态信息关联的精确度。

Description

适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法
技术领域
本发明属于航空自动控制技术领域，特别是涉及一种适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法。
背景技术
中国民用航空局提出要提升中国民用航空器全球追踪监控能力。为满足我国民用航空器全球追踪的迫切需求，目前已开发出全球航班追踪系统并已成功在线运行，初步完成对我国境内民航运输航空器和境外运行的我国民航运输航空器的实时追踪。全球航班追踪系统的正常运行依赖于多元运行状态信息的支持，信息种类包括计划信息、监视信息及实时信息，实际运行中需将这三类信息进行关联，以便于直观掌握航班的详细飞行状态，对监测航班飞行一致性及保障航班安全稳定运行具有重要意义。
航班多元运行状态信息关联技术大体上主要分为两类。第一类是采用航班标识信息关联方法；第二类是根据飞行计划数据建立计划航迹，利用相关因子(包含区域因子、偏航因子、高度因子、时间因子、方向因子、速度因子等)和航班标识信息匹配原则完成信息关联。第一类方法根据航班计划数据、监视数据及实时数据的航班标识信息进行关联，可实现三者的快速匹配，放宽了对航班监视数据的要求，缺点是在航班标识信息正确的条件下，对于状态信息异常且实际起飞/降落时间缺失情况下的连乘航班在起飞/降落阶段无法确定当前航班与连乘航班的哪一段飞行计划进行匹配；第二类方法基于精确推算计划航迹且严格按照航迹参数进行信息关联，缺点是由飞行计划推算出的计划航迹与真实飞行情况相比误差较大，在实际工程应用中各个因子的门限和权重难以确定，在空中目标较多以及航班状态信息异常且实际起飞/降落时间缺失情况下连乘航班执行第二段飞行计划起飞阶段的情况下容易引起误关联。目前存在基于第二类方法的信息关联改进方法，如基于模糊综合函数的关联方法；基于点模式匹配的关联方法。模糊综合函数的关联方法基于模糊数学中最大综合相似度和阈值判别原则，在限定条件下适合于较大误差的密集目标环境，缺点是该方法利用简单的三阶段(爬升-巡航-爬升)飞行模型推导计划航迹，实际中航班起飞/降落阶段遵循标准进/离场程序，与航班真实飞行情况不符，无法实现航班起飞阶段的快速准确关联。点模式匹配的关联方法是基于两个点集合的关联匹配，可以降低匹配结果对单点信息的依赖程度，缺点是该方法在航迹点足够多时才能正常进行数据处理，在实际工程应用中信息关联存在滞后现象，无法实现多元运行状态信息的快速匹配。由此可见，现有技术已经无法满足现有需求，因此需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法。
为了达到上述目的，本发明提供的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一、获取包括飞行计划数据、监视数据及实时数据在内的航班多元运行状态信息数据，然后根据监视数据获取包括航班号、机尾号在内的航班标识信息，在飞行计划“当日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量，若航班数量“等于0”，则进入下一步处理；若航班数量“等于1”，则进入步骤三；否则进入步骤四；
步骤二、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班标识信息有误，不执行任何操作，退出处理流程；若航班数量“等于1”，则该航班为“跨越UTC零时的直飞航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“跨越UTC零时的连乘航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤三、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班为“当日直飞航班”，根据飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“跨越UTC零时的连乘航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤四、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班为“当日连乘航班”，根据飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“跨越UTC零时的连乘航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤五、计算直飞航班多元运行状态信息关联判决门限：根据飞行计划数据获取航班预计/实际起飞时间及预计/实际降落时间；根据配置文件获取直飞航班起飞时间固定域度及直飞航班降落时间固定域度；根据历史航班起飞/降落时间判决门限及历史航班实际起飞/降落时间自适应获取直飞航班起飞/降落时间调节域度；若不存在实际起飞时间，将预计起飞时间与直飞航班起飞时间固定域度及直飞航班起飞时间调节域度相减判定为起飞时间判决门限；若存在实际起飞时间，将实际起飞时间判定为起飞时间判决门限；若不存在实际降落时间，将预计降落时间与直飞航班降落时间固定域度及直飞航班降落时间调节域度相加判定为降落时间判决门限；若存在实际降落时间，将实际降落时间判定为降落时间判决门限，进入步骤七；
步骤六、计算连乘航班多元运行状态信息关联判决门限：根据飞行计划数据获取航班预计/实际起飞时间及预计/实际降落时间；根据配置文件获取连乘航班最小过站时间；根据配置文件获取连乘航班起飞时间固定域度；根据历史航班起飞时间判决门限及历史航班实际起飞时间自适应获取连乘航班起飞时间调节域度；若不存在实际起飞时间，判断若连乘航班起飞时间固定域度及连乘航班起飞时间调节域度相加小于连乘航班最小过站时间，将预计起飞时间与连乘航班起飞时间固定域度及连乘航班起飞时间调节域度相减判定为起飞时间判决门限；否则将预计起飞时间与最小过站时间相减判定为起飞时间判决门限；若存在实际起飞时间，将实际起飞时间判定为起飞时间判决门限；若不存在实际降落时间，将预计降落时间判定为降落时间判决门限；若存在实际降落时间，将实际降落时间判定为降落时间判决门限，进入下一步处理；
步骤七、获取监视数据的接收时间，判断接收时间是否是在起飞/降落时间判决门限范围内唯一存在的飞行计划数据，若判断结果为“是”，则获取飞行计划数据、监视数据、实时数据的关联信息，退出处理流程；否则，记录航班标识信息及起飞/降落时间判决门限，用于事后数据分析及时间调节域度的修正，退出处理流程。
在步骤一中，所述的飞行计划数据包括：航班机型、计划起飞/降落机场、计划起飞/降落时间、计划航路在内的数据；监视数据包括：航班位置、航班速度、航班航向在内的数据；航班位置即经度、纬度和高度；实时数据包括：航班状态、实际起飞/降落机场、实际起飞/降落时间在内的数据。
本发明提供的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法与现有技术相比具有以下优点：本发明方法基于多域度自适应门限方法将我国境内民航运输航空器和境外运行的我国民航运输航空器的多元运行状态信息进行关联，特别适用于连乘航班状态信息异常且实际起飞/降落时间缺失情况下的信息关联，克服了现有技术无法适用的问题，提高了全球航班多元运行状态信息关联的精确度。
附图说明
图1为本发明提供的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法流程图；
图2为本发明提供的跨越UTC零时直飞航班飞行场景示意图；
图3为本发明提供的第三段飞行计划跨越UTC零时连乘航班飞行场景示意图；
图4为本发明提供的当日直飞航班飞行场景示意图；
图5为本发明提供的第二段飞行计划跨越UTC零时连乘航班飞行场景示意图；
图6为本发明提供的当日连乘航班飞行场景示意图；
图7为本发明提供的第一段飞行计划跨越UTC零时连乘航班飞行场景示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法进行详细说明。
图1为本发明提供的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法流程图；图2—图7为不同条件下航班飞行场景示意图，为了示意清晰，连乘航班以航班执行三段飞行计划的几个典型场景进行说明。
民航相关部门将全国航空公司数据及空管局数据定时向民航局运控中心发送及更新，数据种类包括飞行计划数据、监视数据及实时数据。飞行计划数据主要根据飞行电报生成，飞行电报是否及时和准确是影响相关率的一个重要因素；监视数据根据二次雷达数据、ADS-B数据、ACARS数据进行融合生成，监视数据质量的好坏直接影响多元运行状态信息相关的成功率。实时数据根据航班状态、实际起飞/降落机场、实际起飞/降落时间生成，航班状态包括：未起飞、预起飞、已起飞、已落地、延误、返航备降、取消。航班飞行过程中存在一些影响多元运行状态信息关联的因素，比如监视数据精度以及空中复杂环境干扰造成的航迹位置误差；飞行电报依赖的通信网络差异导致飞行电报到达时序问题、格式内容错误及飞行电报丢失问题；基础数据不准确、不齐全问题等。
全球航班追踪系统接收全国航空公司数据及空管局数据，具有数据通信量大且更新频繁的特点，由于网络通信链路质量差异或需人工编辑的电报拍发迟延等问题，有时会造成飞行电报接收和拍发的时间顺序不一致或没有在规定的时限内接收到报文数据，导致出现航班状态更新不及时或是实际起飞/降落时间缺失等数据异常问题。状态变更不及时造成已完成飞行任务的航班状态仍为未起飞/预起飞/已起飞等状态，实际起飞/降落时间缺失造成无法掌握准确的起飞/降落信息，导致传统方法将无法实现多元运行状态信息的快速匹配。
全球航班追踪系统实时追踪境外运行的我国民航运输航空器，在实际处理国际航班飞行数据过程中，由于国际航班在境外机场起降，有时无法正常接收境外管制部门发送的飞行电报，造成航班状态及实际起飞/降落时间缺失或更新不及时；由于缺失境外机场、导航台、地标点、航路航线等基础数据，或者存在基础数据但与国内基础数据代码重复，造成计划航迹推算异常，导致传统方法将无法实现多元运行状态信息的快速匹配。
连乘航班具有同一航空器执行多个飞行计划且过站时间短但航班号相同的特点。航班飞行具有计划性和规律性，虽然航班执行飞行任务过程中需按照计划航路飞行，但在实际航班飞行过程中，监视数据与飞行计划有一定差别。在航班状态及实际起飞/降落时间缺失或更新不及时条件下，由于连乘航班第二段飞行计划起飞机场即为第一段飞行计划降落机场，当连乘航班执行第二段飞行计划起飞阶段时如果涉及到起飞跑道、起飞方向动态变化等问题，导致传统方法将无法实现多元运行状态信息的快速匹配。
航班在起飞/降落阶段由于排队滑行或是航空管制等原因，造成实际起飞/降落时间与飞行计划中预计起飞/降落时间不符，导致仅简单地根据起飞/降落时间进行信息关联的方法准确性较差。特别是在起飞阶段航班推出机位在滑行道排队滑行时，排队航班数量多少不同导致航班滑行快慢不同，当排队滑行航班数量减少时航班等待滑行时间将缩短，造成航班实际起飞时间早于预计起飞时间，导致传统方法将无法实现多元运行状态信息的快速匹配。
现有技术已经无法满足现有需求，因此需要一种新的技术方案以解决上述问题。本发明根据监视数据获取航班标识信息并结合计划数据判断航班类型，根据航班类型采用多域度自适应门限方法分别计算直飞/连乘航班的多元运行状态信息关联判决门限，如果监视数据接收时间在判决门限范围内，则获取飞行计划数据、监视数据、实时数据的关联信息，否则记录判决门限用于事后数据分析及参数修正。全球航班多元运行状态信息关联流程如图1所示，本发明提供的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一、获取航班多元运行状态信息数据，包括飞行计划数据、监视数据及实时数据；其中，飞行计划数据包括：航班机型、计划起飞/降落机场、计划起飞/降落时间、计划航路在内的数据；监视数据包括：航班位置、航班速度、航班航向在内的数据；航班位置即经度、纬度和高度；实时数据包括：航班状态、实际起飞/降落机场、实际起飞/降落时间在内的数据。然后根据监视数据获取航班标识信息(航班号、机尾号)，在飞行计划“当日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量，若航班数量“等于0”，则进入下一步处理；若航班数量“等于1”，则进入步骤三；否则进入步骤四；
步骤二、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班标识信息有误，不执行任何操作，退出处理流程；若航班数量“等于1”，则该航班为“跨越UTC零时的直飞航班”，飞行场景如图2所示。联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“第三段飞行计划跨越UTC零时的连乘航班”，此场景的前两段飞行计划航班状态信息异常，飞行场景如图3所示。联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤三、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班为“当日直飞航班”，飞行场景如图4所示。根据飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“第二段飞行计划跨越UTC零时的连乘航班”，此场景的第一段飞行计划航班状态信息异常，飞行场景如图5所示。联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤四、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班为“当日连乘航班”，飞行场景如图6所示。根据飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“第一段飞行计划跨越UTC零时的连乘航班”，飞行场景如图7所示。联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤五、计算直飞航班多元运行状态信息关联判决门限：根据飞行计划数据获取航班预计/实际起飞时间及预计/实际降落时间；根据配置文件获取直飞航班起飞时间固定域度及直飞航班降落时间固定域度；根据历史航班起飞/降落时间判决门限及历史航班实际起飞/降落时间偏差利用数理统计方法计算直飞航班起飞/降落时间调节域度；若不存在实际起飞时间，将预计起飞时间与直飞航班起飞时间固定域度及直飞航班起飞时间调节域度相减判定为起飞时间判决门限；若存在实际起飞时间，将实际起飞时间判定为起飞时间判决门限；若不存在实际降落时间，将预计降落时间与直飞航班降落时间固定域度及直飞航班降落时间调节域度相加判定为降落时间判决门限；若存在实际降落时间，将实际降落时间判定为降落时间判决门限，进入步骤七；
步骤六、计算连乘航班多元运行状态信息关联判决门限：根据飞行计划数据获取航班预计/实际起飞时间及预计/实际降落时间；根据配置文件获取连乘航班最小过站时间；根据配置文件获取连乘航班起飞时间固定域度；根据历史航班起飞时间判决门限及历史航班实际起飞时间偏差利用数理统计方法计算连乘航班起飞时间调节域度；若不存在实际起飞时间，判断若连乘航班起飞时间固定域度及连乘航班起飞时间调节域度相加小于连乘航班最小过站时间，将预计起飞时间与连乘航班起飞时间固定域度及连乘航班起飞时间调节域度相减判定为起飞时间判决门限；否则将预计起飞时间与最小过站时间相减判定为起飞时间判决门限；若存在实际起飞时间，将实际起飞时间判定为起飞时间判决门限；若不存在实际降落时间，将预计降落时间判定为降落时间判决门限；若存在实际降落时间，将实际降落时间判定为降落时间判决门限，进入下一步处理；
步骤七、获取监视数据的接收时间，判断接收时间是否是在起飞/降落时间判决门限范围内唯一存在的飞行计划数据，若判断结果为“是”，则获取飞行计划数据、监视数据、实时数据的关联信息，退出处理流程；否则，记录航班标识信息及起飞/降落时间判决门限，用于事后数据分析及时间调节域度的修正，退出处理流程。
以上所示仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法，其特征在于：其包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一、获取包括飞行计划数据、监视数据及实时数据在内的航班多元运行状态信息数据，然后根据监视数据获取包括航班号、机尾号在内的航班标识信息，在飞行计划“当日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量，若航班数量“等于0”，则进入下一步处理；若航班数量“等于1”，则进入步骤三；否则进入步骤四；
步骤二、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班标识信息有误，不执行任何操作，退出处理流程；若航班数量“等于1”，则该航班为“跨越UTC零时的直飞航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“跨越UTC零时的连乘航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤三、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班为“当日直飞航班”，根据飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“跨越UTC零时的连乘航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤四、在飞行计划“昨日数据库”中获取与该航班标识信息相符的未执行完飞行任务的航班数量；若航班数量“等于0”，则该航班为“当日连乘航班”，根据飞行计划“当日数据库”，进入步骤五；否则该航班为“跨越UTC零时的连乘航班”，联合飞行计划“昨日数据库”与飞行计划“当日数据库”，进入步骤六；
步骤五、计算直飞航班多元运行状态信息关联判决门限：根据飞行计划数据获取航班预计/实际起飞时间及预计/实际降落时间；根据配置文件获取直飞航班起飞时间固定域度及直飞航班降落时间固定域度；根据历史航班起飞/降落时间判决门限及历史航班实际起飞/降落时间自适应获取直飞航班起飞/降落时间调节域度；若不存在实际起飞时间，将预计起飞时间与直飞航班起飞时间固定域度及直飞航班起飞时间调节域度相减判定为起飞时间判决门限；若存在实际起飞时间，将实际起飞时间判定为起飞时间判决门限；若不存在实际降落时间，将预计降落时间与直飞航班降落时间固定域度及直飞航班降落时间调节域度相加判定为降落时间判决门限；若存在实际降落时间，将实际降落时间判定为降落时间判决门限，进入步骤七；
步骤六、计算连乘航班多元运行状态信息关联判决门限：根据飞行计划数据获取航班预计/实际起飞时间及预计/实际降落时间；根据配置文件获取连乘航班最小过站时间；根据配置文件获取连乘航班起飞时间固定域度；根据历史航班起飞时间判决门限及历史航班实际起飞时间自适应获取连乘航班起飞时间调节域度；若不存在实际起飞时间，判断若连乘航班起飞时间固定域度及连乘航班起飞时间调节域度相加小于连乘航班最小过站时间，将预计起飞时间与连乘航班起飞时间固定域度及连乘航班起飞时间调节域度相减判定为起飞时间判决门限；否则将预计起飞时间与最小过站时间相减判定为起飞时间判决门限；若存在实际起飞时间，将实际起飞时间判定为起飞时间判决门限；若不存在实际降落时间，将预计降落时间判定为降落时间判决门限；若存在实际降落时间，将实际降落时间判定为降落时间判决门限，进入下一步处理；
步骤七、获取监视数据的接收时间，判断接收时间是否是在起飞/降落时间判决门限范围内唯一存在的飞行计划数据，若判断结果为“是”，则获取飞行计划数据、监视数据、实时数据的关联信息，退出处理流程；否则，记录航班标识信息及起飞/降落时间判决门限，用于事后数据分析及时间调节域度的修正，退出处理流程。
2.根据权利要求1所述的适用于连乘航班状态信息异常的多元运行信息关联方法，其特征在于：在步骤一中，所述的飞行计划数据包括：航班机型、计划起飞/降落机场、计划起飞/降落时间、计划航路在内的数据；监视数据包括：航班位置、航班速度、航班航向在内的数据；航班位置即经度、纬度和高度；实时数据包括：航班状态、实际起飞/降落机场、实际起飞/降落时间在内的数据。
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