CN111127285B - 一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法，具体包括如下步骤：首先获取航路，其次获取并筛选航班历史数据以及生成天气特征，之后计算对流天气预计驻留时间，构建对流天气下通行能力与对流天气预计驻留时间之间的函数，最后获取对流天气下两机场间航路通行能力。本发明使得空管人员能够在对流天气条件下有效的利用航路，保障航路安全合理地使用，充分利用航路资源，能够保证对流天气下的航班飞行安全，提高对流天气条件下航路飞行的安全水平，能够减少空中延误和地面堵塞，使得航班尽可能按时飞行，减少对流天气下的经济损失。

Description

一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法
技术领域
本发明涉及航路容量评估的技术领域，尤其涉及一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法。
背景技术
随着最近几年国内机场的快速建设和航班量的增长，航路通行能力获取的重要性逐步增加。航路通行能力的获取可以构建一个合理、简洁的航路网络系统，提高航路利用效率，使得航路得到最大程度的使用，特别是在对流天气下的航路容量设置，其能够合理有效地评估对流天气条件下的航路容量，在保障航班安全性的同时得到最大的经济效益，实现安全性和经济性之间的最佳平衡。
目前对流天气下的航路通行能力在大部分情况下由空管人员根据气象信息自主获取，对流天气严重时关闭相应航路，不能在对流天气条件下合理利用航路，致使对流天气条件下航班不能按时飞行，造成大量空中延误和地面延误，造成严重的经济损失。
发明内容
发明目的：针对现有技术中对流天气下航路不能合理利用等问题，本发明提供一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法。
技术方案：本发明提供一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：在两个机场之间的航线中随机选择一条航路；令该航路为T；获取某一年度内，所有对流天气日下按照航路T飞行的航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据；所述对流天气日为发生对流天气的日期，所述历史雷达航迹数据包括起飞时间、飞行时间、着陆时间、呼号、地面速度、飞行高度、经纬度，所述飞行计划数据包括航班号、起飞时间、着陆时间、起飞机场、着陆机场、飞行计划路径；
步骤2：获取步骤1中所述的某一年度的CWAM气象数据，根据在该年度内每个对流天气日下每架次航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据的对比得出每架次航班的改航情况，统计步骤1中按照航路T飞行的每个航班在每个对流天气日下的改航情况和其在每个对流天气日下的飞行高度，基于航空器航路飞行高度规定以及对流天气下航空器改航规则，确定CWAM气象数据中的对流天气区域；
步骤3：根据步骤2中的对流天气区域，计算步骤1中所述的某一年度内，在每个对流天气日下航路T的预计驻留时间，所述预计驻留时间是指在航路T上飞行的航班能够在CWAM对流天气区域中飞行的时间；
步骤4：根据每个对流天气日下航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据，得到每个对流天气日下按照航路T飞行的航班的数量；以每个对流天气日下预计驻留时间为自变量，以每个对流天气日下按照航路T飞行的航班的数量为因变量，拟合出对流天气日下两机场间按照航路T飞行的航班数量与对流天气日下的预计驻留时间之间的函数图像；
步骤5：计算当前对流天气日下的航路T的预计驻留时间，并根据步骤4中的函数图像，合理设置当前天气下两机场之间按照航路T飞行的航班数量。
进一步的，所述步骤2中，在CWAM气象数据中，选择高度为10000-12000m且航班改航概率为50％-70％的区域作为对流天气区域。
进一步的，所述步骤3和步骤5中计算对流天气日下的航路T的预计驻留时间的具体方法为：
根据飞机在F分钟内的飞行长度为G，将长度为L的航路T分成[L/G]段航路，其中[.]为取整，将长度不满G的航路与该航路的前一段合并，得到宽为航路宽度的[L/G]个矩形；在每个矩形中均匀分布八条与其长的长度相等且平行的线段，则一个矩形上有10条线段；基于确定好CWAM气象数据中的对流天气区域，确定每个对流天气日中的对流天气区域；将第i个对流天气日中的对流天气区域覆盖在航路T中，计算每个矩形在对流天气区域中的长度，并根据飞机的飞行速度得到每个矩形在对流天气区域中的预计驻留时间，并对每个矩形的预计驻留时间进行求和，得到第i个对流天气日下航路T的预计驻留时间，i＝1,2,3,..n，n为步骤1中某一年度内所有对流天气日的总数。
进一步的，所述计算每个矩形在对流天气区域中的长度具体方法为：分别测量第e个矩形中的10条线段在对流天气区域中的长度；并取其均值；将该均值作为第e个矩形在对流天气区域下的长度，e＝1,2,…[L/G]。
进一步的，所述步骤4中，采用多项式曲线拟合的方法，拟合出对流天气日下两机场间按照航路T飞行的航班数量与对流天气日下的预计驻留时间之间的函数图像。
有益效果：本发明通过对流天气下两机场间的航路通行能力获取，使得空管人员能够在对流天气条件下有效利用航路，保障航路安全合理地使用，充分利用航路资源。能够保证对流天气下的航班飞行安全，提高对流天气条件下航路飞行的安全水平。能够减少空中延误和地面堵塞，使得航班尽可能按时飞行，减少对流天气下的经济损失。能够为后续的对流天气下航路容量设置的研究与完善做好铺垫，给其他条件下的航路通行能力获取提供思路。
附图说明
图1为发明流程图。
具体实施方式
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
如图1所示，本发明公开了一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法，具体步骤如下：
步骤1：获取航路；
选定特定两机场为研究对象，获取以两机场为出发地和目的地的一条航路T。
步骤2：获取并筛选航班历史数据；
从民航总局综合调度室获取2018年航班历史数据，获取按照航路T飞行的航班的历史数据包括历史雷达航迹数据和飞行计划数据两部分，其中历史雷达航迹数据包括时间、呼号、地面速度、高度、经纬度等信息，飞行计划数据包括航班号、起飞时间、着陆时间、起飞机场、着陆机场、飞行计划路径等信息，筛选出2018年所有对流天气日的以两机场为出发地和目的地的按步骤1选定的航路飞行的航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据。
步骤3：生成天气特征；
获取2018年两机场间的对流天气避让模型(CWAM)的气象数据，统计步骤2中筛选出的航班历史数据的巡航高度和在对流天气下的改航情况，根据筛选出的航班历史数据的分布；基于航空器航路飞行高度规定以及对流天气下航空器改航规则，确定以0000-12000m高度和50％-70％改航概率来选定CWAM气象数据中的对流天气区域；
步骤4：计算对流天气预计驻留时间；
根据飞机在F分钟内的飞行长度为G，本实施例中F＝15min，将长度为L的航路T分成[L/G]段航路,其中[.]为取整，将长度不满G的航路与该航路的前一段合并，得到宽为航路宽度(20海里)的[L/G]个矩形；在每个矩形中均匀分布八条与其长的长度相等且平行的线段，加上矩形的两条边，则一个矩形上有10条线段；基于确定好CWAM气象数据中的对流天气区域，确定每个对流天气日中的对流天气区域；将第i个对流天气日中的对流天气区域覆盖在航路T中，计算每个矩形在对流天气区域中的长度，并根据飞机的飞行速度得到每个矩形在对流天气区域中的预计驻留时间，并对每个矩形的预计驻留时间进行求和，得到第i个对流天气日下航路T的预计驻留时间，i＝1,2,3,..n，n为2018年度内所有对流天气日的总数。具体方法如下所示：
其中，le为在第i个对流天气日下航路T的中第e个矩形在对流天气区域中的长度；Lj为第e个矩形的10个线段中第j个线段处于流天气区域中的长度；te为第e个矩形在对流天气区域中的预计驻留时间；为第i个对流天气日下航路T的预计驻留时间。
步骤5：构建对流天气下通行能力与对流天气预计驻留时间之间的函数图像；
根据每个对流天气日下航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据，得到每个对流天气日下按照航路T飞行的航班的数量；以每个对流天气日下预计驻留时间为自变量，以每个对流天气日下按照航路T飞行的航班的数量为因变量，采用多项式曲线拟合的方法，合出对流天气日下两机场间按照航路T飞行的航班数量(通行能力)与对流天气日下的预计驻留时间之间的函数图像；
步骤6：获取对流天气下两机场间航路通行能力。
根据现有天气条件和数据，计算出当前的对流天气预计驻留时间，利用对流天气下两机场间航路通行能力与对流天气预计驻留时间之间的函数图像，获取当前对流天气下的航路通行能力，据此在当前对流天气条件下在两机场间的选定航路上设置合理的允许航班数量。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (3)

1.一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：在两个机场之间的航线中随机选择一条航路；令该航路为T；获取某一年度内，所有对流天气日下按照航路T飞行的航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据；所述对流天气日为发生对流天气的日期，所述历史雷达航迹数据包括起飞时间、飞行时间、着陆时间、呼号、地面速度、飞行高度、经纬度，所述飞行计划数据包括航班号、起飞时间、着陆时间、起飞机场、着陆机场、飞行计划路径；
步骤2：获取步骤1中所述的某一年度的CWAM气象数据，根据在该年度内每个对流天气日下每架次航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据的对比得出每架次航班的改航情况，统计步骤1中按照航路T飞行的每个航班在每个对流天气日下的改航情况和其在每个对流天气日下的飞行高度，基于航空器航路飞行高度规定以及对流天气下航空器改航规则，确定CWAM气象数据中的对流天气区域；
步骤3：根据步骤2中的对流天气区域，计算步骤1中所述的某一年度内，在每个对流天气日下航路T的预计驻留时间，所述预计驻留时间是指在航路T上飞行的航班能够在CWAM对流天气区域中飞行的时间；
步骤4：根据每个对流天气日下航班的历史雷达航迹数据和飞行计划数据，得到每个对流天气日下按照航路T飞行的航班的数量；以每个对流天气日下预计驻留时间为自变量，以每个对流天气日下按照航路T飞行的航班的数量为因变量，拟合出对流天气日下两机场间按照航路T飞行的航班数量与对流天气日下的预计驻留时间之间的函数图像；
步骤5：计算当前对流天气日下的航路T的预计驻留时间，并根据步骤4中的函数图像，合理设置当前天气下两机场之间按照航路T飞行的航班数量；
所述步骤3和步骤5中计算对流天气日下的航路T的预计驻留时间的具体方法为：
根据飞机在F分钟内的飞行长度为G，将长度为L的航路T分成[L/G]段航路，其中[.]为取整，将长度不满G的航路与该航路的前一段合并，得到宽为航路宽度的[L/G]个矩形；在每个矩形中均匀分布八条与其长的长度相等且平行的线段，则一个矩形上有10条线段；基于确定好CWAM气象数据中的对流天气区域，确定每个对流天气日中的对流天气区域；将第i个对流天气日中的对流天气区域覆盖在航路T中，计算每个矩形在对流天气区域中的长度，并根据飞机的飞行速度得到每个矩形在对流天气区域中的预计驻留时间，并对每个矩形的预计驻留时间进行求和，得到第i个对流天气日下航路T的预计驻留时间，i＝1,2,3,..n，n为步骤1中某一年度内所有对流天气日的总数；
所述计算每个矩形在对流天气区域中的长度具体方法为：分别测量第e个矩形中的10条线段在对流天气区域中的长度；并取其均值；将该均值作为第e个矩形在对流天气区域下的长度，e＝1,2,…[L/G]。
2.根据权利要求1所述一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法，其特征在于，所述步骤2中，在CWAM气象数据中，选择高度为10000-12000m且航班改航概率为50％-70％的区域作为对流天气区域。
3.根据权利要求1所述一种对流天气下两机场间航路通行能力获取的方法，其特征在于，所述步骤4中，采用多项式曲线拟合的方法，拟合出对流天气日下两机场间按照航路T飞行的航班数量与对流天气日下的预计驻留时间之间的函数图像。
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