CN111640331B - 一种基于多高度层的cfl保护层计算方法及系统 - Google Patents

一种基于多高度层的cfl保护层计算方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于民用航空技术领域，具体涉及一种基于多高度层的CFL保护层计算方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取航空器的实际升降率；将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。本发明考虑到不同机型的航空器爬升和下降特性不同，本发明根据航空器的实际升降率，采用适用当前航空器的高升降率航迹保护高度值，来进行CFL保护层计算和告警，从而在出现告警前能留给管制员较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。

Description

一种基于多高度层的CFL保护层计算方法及系统
技术领域
本发明属于民用航空技术领域，具体涉及一种基于多高度层的CFL保护层计算方法及系统。
背景技术
根据民航行业标准《MHT 4022-2006空中交通管制自动化系统最低安全高度告警及短期飞行冲突告警功能》的要求，空管自动化系统在推测计算与高度有关的告警(即预告警)时，如被管制的飞行器具有许可指令高度，应采用CFL(crossing flight level)高度层保护计算，以减少虚警。(参见MHT4022-2006的8.2.4描述)。
在标准给出的描述中，会设定高度层容差以及高升降率航迹保护高度。两个高度值分别适用于不同垂直速率条件下航空器的CFL高度层保护计算，如图1所示，具体方法如下：
航迹处于上升或下降状态并具有有效的CFL值时，系统应以CFL加上(上升)或减去(下降)高度层容差值，作为航迹推测高度的上限(上升)或下限(下降)，进行垂直冲突检测。(参见MHT 4022-2006的8.2.4.2)
当航迹通过CFL,并已穿过高度容差时，系统不应再以CFL容差高度作为推测高度的极限，探测垂直冲突。(参见MHT 4022-2006的8.2.4.3)
在航迹上升、下降率大于规定数值，同时航迹尚未达到CFL，但与CFL的高度差已小于另一规定保护值时，系统不应再以CFL容差高度作为推测高度的极限，探测垂直冲突。(参见MHT 4022-2006的8.2.4.4)
实际上，在管制指挥过程中，对于高上升、下降率的航空器来说，高升降率航迹保护高度对管制员的预先提醒作用不够。现有高升降率下其航迹很容易突破该高度，留给管制员的处置时间就很会短。升降率越大，则风险越大。造成该问题的原因，就在于现有的计算方案中只有一个高升降率的阈值，对应的也只有一个高升降率航迹保护高度值。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于多高度层的CFL保护层计算方法及系统，考虑到不同机型的航空器爬升和下降特性不同，根据航空器的实际升降率，采用适用当前航空器的高升降率航迹保护高度值，来进行CFL保护层计算和告警，从而在出现告警前能留给管制员较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。
第一方面，本发明提供了一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，包括以下步骤：
获取航空器的实际升降率；
将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；
根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。
优选地，在获取航空器的实际升降率之前，还包括以下步骤：设置升降率阶梯参数表。
优选地，所述升降率阶梯参数表包括多个下降率阈值和每个下降率阈值对应的航迹保护高度值；
所述升降率阶梯参数表还包括多个上升率阈值和每个上升率阈值对应的航迹保护高度值。
优选地，所述升降率阶梯参数表包括：
下降率阈值V1，航迹保护高度值H1；
下降率阈值V2，航迹保护高度值H2；
下降率阈值V3，航迹保护高度值H3；
上升率阈值V1＇，航迹保护高度值H1＇；
上升率阈值V2＇，航迹保护高度值H2＇；
上升率阈值V3＇，航迹保护高度值H3＇。
优选地，所述将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行匹配，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值，具体为：
根据航空器的实际升降率得到航空器的实际下降率V或实际上升率V＇；
若V1＜V≤V2，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1；
若V2＜V≤V3，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2；
若V＞V3,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3；
若V1＇＜V＇≤V2＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1＇；
若V2＇＜V＇≤V3＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＇；
若V＇＞V3＇,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3＇。
第二方面，本发明提供了一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，适用于第一方面所述的基于多高度层的CFL保护层计算方法，包括：
升降率获取单元，用于获取航空器的实际升降率；
高度值确定单元，用于将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；
计算报警单元，用于根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。
优选地，所述系统还包括参数设置单元，参数设置单元用于设置升降率阶梯参数表。
优选地，所述升降率阶梯参数表包括多个下降率阈值和每个下降率阈值对应的航迹保护高度值；
所述升降率阶梯参数表还包括多个上升率阈值和每个上升率阈值对应的航迹保护高度值。
优选地，所述升降率阶梯参数表包括：
下降率阈值V1，航迹保护高度值H1；
下降率阈值V2，航迹保护高度值H2；
下降率阈值V3，航迹保护高度值H3；
上升率阈值V1＇，航迹保护高度值H1＇；
上升率阈值V2＇，航迹保护高度值H2＇；
上升率阈值V3＇，航迹保护高度值H3＇。
优选地，所述将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行匹配，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值，具体为：
根据航空器的实际升降率得到航空器的实际下降率V或实际上升率V＇；
若V1＜V≤V2，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1；
若V2＜V≤V3，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2；
若V＞V3,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3；
若V1＇＜V＇≤V2＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1＇；
若V2＇＜V＇≤V3＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＇；
若V＇＞V3＇,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3＇。
本发明的技术方案，考虑到不同机型的航空器爬升和下降特性不同，根据航空器的实际升降率，采用适用当前航空器的高升降率航迹保护高度值，来进行CFL保护层计算和告警，从而在出现告警前能留给管制员较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为背景技术中CFL高度层的示意图；
图2为本实施例中基于多高度层的CFL保护层计算方法流程图；
图3为本实施例中升降率阶梯参数表的示意图；
图4为本实施例中CFL高度层的示意图；
图5为本实施例中基于多高度层的CFL保护层计算系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
本实施例提供了一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1，设置升降率阶梯参数表；
S2，获取航空器的实际升降率；
S3，将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；
S4，根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。
在现有技术中，不管是何种机型的航空器，在进行CFL保护层计算时，都是采用的相同的一个高升降率航迹保护高度值来进行计算告警，没有考虑到不同航空器的升降率特性。本实施例中，对于飞行速度较小的航空器，仍采用传统的均值化的高升降率航迹保护高度值来进行CFL保护层计算，飞行速度较大的航空器，不再使用一个特定的均值化的高升降率航迹保护高度值来进行CFL保护层计算。本实施例的升降率阶梯参数表包括多个下降率阈值和每个下降率阈值对应的航迹保护高度值，还包括多个上升率阈值和每个上升率阈值对应的航迹保护高度值，对不同航空器的不同升降率采用不同的航迹保护高度值。
本实施例的升降率阶梯参数表，如图3所示。
所述升降率阶梯参数表包括：
下降率阈值V1，航迹保护高度值H1；
下降率阈值V2，航迹保护高度值H2；
下降率阈值V3，航迹保护高度值H3；
上升率阈值V1＇，航迹保护高度值H1＇；
上升率阈值V2＇，航迹保护高度值H2＇；
上升率阈值V3＇，航迹保护高度值H3＇。
在设置好升降率阶梯参数表后，在使用中获取航空器的实际升降率，所述升降率即为航空器的飞行速度，然后将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行匹配，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值，具体的匹配方式为：
根据航空器的实际升降率得到航空器的实际下降率V或实际上升率V＇；
若V1＜V≤V2，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1；
若V2＜V≤V3，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2；
若V＞V3,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3；
若V1＇＜V＇≤V2＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1＇；
若V2＇＜V＇≤V3＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＇；
若V＇＞V3＇,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3＇。
本实施例设置有三个下降率阈值和三个上升率阈值，在实际应用中，阈值的个数可根据实际需要进行设置，三个下降率阈值和三个上升率阈值可以设置为不同的数值，也可以设置为相同的数值(如V1＝V1＇，V2＝V2＇，V3＝V3＇)。如图3和图4所示，三个下降率阈值和三个上升率阈值依次增大，相应的，三个高升降率航迹保护高度值也依次增大，高升降率航迹保护高度值H2(或H2＇)比高升降率航迹保护高度值H1(或H1＇)增大了h2(或h2＇)，高升降率航迹保护高度值H3(或H3＇)比高升降率航迹保护高度值H2(或H2＇)增大了h3(或h3＇)。本实施中，在航空器的飞行速度较小，小于V1时，仍采用传统方法，推测极限为CFL±容差,根据这个推测极限来进行CFL保护层计算；在航空器飞行速度较大，大于V1时，采用本实施例的方法。在航空器飞行速度在V1和V2之间时，推测极限为为CFL±H1,根据这个推测极限来进行CFL保护层计算；在航空器飞行速度在V2和V3之间时，推测极限为CFL±H2，根据这个推测极限来进行CFL保护层计算；在航空器飞行速度大于V3时，推测极限为CFL±H3，根据这个推测极限来进行CFL保护层计算。根据上述可知，航空器的爬升和下降特性较好时，升降率较大，则高升降率航迹保护高度值较大，在出现航空器告警时能给管制员留较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。
本实施例中，CFL升降率阈值的设置范围为(5-20)m/s，高升降率航迹保护高度值的设置范围为(10-150)m。例如将三个下降阈值设置为5m/s、10m/s、15m/s,对应的三个高升降率航迹保护高度值设置为80m、100m、150m。当某航空器的实际下降率V为12m/s时，与上升率阶梯参数表进行匹配，得到该实际下降率在10m/s(V2)和15m/s(V3)之间，则此时该航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＝100m，然后再采用该高升降率航迹保护高度值来进行CFL保护层计算。本实施例在得到高升降率航迹保护高度值后，进行CFL保护层计算和告警时，采样现有技术中的计算告警方法。
综上所述，本实施例的技术方案，考虑到不同机型的航空器爬升和下降特性不同，根据航空器的实际升降率，采用适用当前航空器的高升降率航迹保护高度值，来进行CFL保护层计算和告警，从而在出现告警前能留给管制员较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。
实施例二：
本实施例提供了一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，适用于实施例一所述的基于多高度层的CFL保护层计算方法，如图5所示，包括：
参数设置单元，用于设置升降率阶梯参数表；
升降率获取单元，用于获取航空器的实际升降率；
高度值确定单元，用于将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；
计算报警单元，用于根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。
在现有技术中，不管是何种机型的航空器，在进行CFL保护层计算时，都是采用的相同的一个高升降率航迹保护高度值来进行计算告警，没有考虑到不同航空器的升降率特性。本实施例中，不再使用一个特定的均值化的高升降率航迹保护高度值来进行CFL保护层计算。本实施例的升降率阶梯参数表包括多个下降率阈值和每个下降率阈值对应的航迹保护高度值，还包括多个上升率阈值和每个上升率阈值对应的航迹保护高度值，对不同航空器的不同升降率采用不同的航迹保护高度值。
本实施例的升降率阶梯参数表，如图3所示。
所述升降率阶梯参数表包括：
下降率阈值V1，航迹保护高度值H1；
下降率阈值V2，航迹保护高度值H2；
下降率阈值V3，航迹保护高度值H3；
上升率阈值V1＇，航迹保护高度值H1＇；
上升率阈值V2＇，航迹保护高度值H2＇；
上升率阈值V3＇，航迹保护高度值H3＇。
在设置好升降率阶梯参数表后，在使用中获取航空器的实际升降率，所述升降率即为航空器的飞行速度，然后将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行匹配，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值，具体的匹配方式为：
根据航空器的实际升降率得到航空器的实际下降率V或实际上升率V＇；
若V1＜V≤V2，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1；
若V2＜V≤V3，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2；
若V＞V3,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3；
若V1＇＜V＇≤V2＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1＇；
若V2＇＜V＇≤V3＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＇；
若V＇＞V3＇,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3＇。
本实施例设置有三个下降率阈值和三个上升率阈值，在实际应用中，阈值的个数可根据实际需要进行设置，三个下降率阈值和三个上升率阈值可以设置为不同的数值，也可以设置为相同的数值(如V1＝V1＇，V2＝V2＇，V3＝V3＇)。如图3和图4所示，三个下降率阈值和三个上升率阈值依次增大，相应的，三个高升降率航迹保护高度值也依次增大，高升降率航迹保护高度值H2(或H2＇)比高升降率航迹保护高度值H1(或H1＇)增大了h2(或h2＇)，高升降率航迹保护高度值H3(或H3＇)比高升降率航迹保护高度值H2(或H2＇)增大了h3(或h3＇)。本实施中，在航空器的飞行速度较小，小于V1时，仍采用传统方法，推测极限为CFL±容差,根据这个推测极限来进行CFL保护层计算；在航空器飞行速度较大，大于V1时，采用本实施例的方法。在航空器飞行速度在V1和V2之间时，推测极限为为CFL±H1,根据这个推测极限来进行CFL保护层计算；在航空器飞行速度在V2和V3之间时，推测极限为CFL±H2，根据这个推测极限来进行CFL保护层计算；在航空器飞行速度大于V3时，推测极限为CFL±H3，根据这个推测极限来进行CFL保护层计算。根据上述可知，航空器的爬升和下降特性较好时，升降率较大，则高升降率航迹保护高度值较大，在出现航空器告警时能给管制员留较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。
本实施例中，CFL升降率阈值的设置范围为(5-20)m/s，高升降率航迹保护高度值的设置范围为(10-150)m。例如将三个下降阈值设置为5m/s、10m/s、15m/s,对应的三个高升降率航迹保护高度值设置为80m、100m、150m。当某航空器的实际下降率V为12m/s时，与上升率阶梯参数表进行匹配，得到该实际下降率在10m/s(V2)和15m/s(V3)之间，则此时该航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＝100m，然后再采用该高升降率航迹保护高度值来进行CFL保护层计算。本实施例在得到高升降率航迹保护高度值后，进行CFL保护层计算和告警时，采样现有技术中的计算告警方法。
综上所述，本实施例的技术方案，考虑到不同机型的航空器爬升和下降特性不同，根据航空器的实际升降率，采用适用当前航空器的高升降率航迹保护高度值，来进行CFL保护层计算和告警，从而在出现告警前能留给管制员较为充足的反应时间，便于管制员进行预告警处理。
此外，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元或步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所述步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可结合为一个步骤，一个步骤可拆分为多个步骤，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取航空器的实际升降率；
将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；
根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。
2.根据权利要求1所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，其特征在于，在获取航空器的实际升降率之前，还包括以下步骤：设置升降率阶梯参数表。
3.根据权利要求2所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，其特征在于，所述升降率阶梯参数表包括多个下降率阈值和每个下降率阈值对应的航迹保护高度值；
所述升降率阶梯参数表还包括多个上升率阈值和每个上升率阈值对应的航迹保护高度值。
4.根据权利要求3所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，其特征在于，所述升降率阶梯参数表包括：
下降率阈值V1，航迹保护高度值H1；
下降率阈值V2，航迹保护高度值H2；
下降率阈值V3，航迹保护高度值H3；
上升率阈值V1＇，航迹保护高度值H1＇；
上升率阈值V2＇，航迹保护高度值H2＇；
上升率阈值V3＇，航迹保护高度值H3＇。
5.根据权利要求4所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算方法，其特征在于，所述将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值，具体为：
根据航空器的实际升降率得到航空器的实际下降率V或实际上升率V＇；
若V1＜V≤V2，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1；
若V2＜V≤V3，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2；
若V＞V3,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3；
若V1＇＜V＇≤V2＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1＇；
若V2＇＜V＇≤V3＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＇；
若V＇＞V3＇,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3＇。
6.一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，适用于权利要求1-5任一项所述的基于多高度层的CFL保护层计算方法，其特征在于，包括：
升降率获取单元，用于获取航空器的实际升降率；
高度值确定单元，用于将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值；
计算报警单元，用于根据高升降率航迹保护高度值进行CFL保护层计算以及告警。
7.根据权利要求6所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，其特征在于，还包括参数设置单元，参数设置单元用于设置升降率阶梯参数表。
8.根据权利要求7所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，其特征在于，所述升降率阶梯参数表包括多个下降率阈值和每个下降率阈值对应的航迹保护高度值；
所述升降率阶梯参数表还包括多个上升率阈值和每个上升率阈值对应的航迹保护高度值。
9.根据权利要求8所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，其特征在于，所述升降率阶梯参数表包括：
下降率阈值V1，航迹保护高度值H1；
下降率阈值V2，航迹保护高度值H2；
下降率阈值V3，航迹保护高度值H3；
上升率阈值V1＇，航迹保护高度值H1＇；
上升率阈值V2＇，航迹保护高度值H2＇；
上升率阈值V3＇，航迹保护高度值H3＇。
10.根据权利要求9所述的一种基于多高度层的CFL保护层计算系统，其特征在于，所述将实际升降率与升降率阶梯参数表内的升降率阈值进行比较，得到适用于当前航空器的高升降率航迹保护高度值，具体为：
根据航空器的实际升降率得到航空器的实际下降率V或实际上升率V＇；
若V1＜V≤V2，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1；
若V2＜V≤V3，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2；
若V＞V3,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3；
若V1＇＜V＇≤V2＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H1＇；
若V2＇＜V＇≤V3＇，则航空器的高升降率航迹保护高度值为H2＇；
若V＇＞V3＇,则航空器的高升降率航迹保护高度值为H3＇。
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