CN112863251B - 一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法及系统 - Google Patents

一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法，步骤如下：S1、针对管制业务流程，利用离散化建模，构建管制流程的离散化运行模型OAP；S2、假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}；S3、根据当前管制状态和飞机状态，决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送。本发明还公开了一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策系统，包括：管制流程离散化模块；飞行情报决策指令映射模块；飞行情报决策指令模块；持续运行模块。本发明能自动生成并发送部分飞行情报至相关系统、机构，减轻管制员工作负荷，降低管制员制作错误飞行情报的事故概率，保障空中飞行安全，可以广泛应用于航空管制领域。

Description

一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法及系统
技术领域
本发明涉及航空管制领域，特别是涉及一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法及系统。
背景技术
飞行情报信息是指飞行管制人员协调和掌握飞行计划及飞行实况的各类信息，飞行情报信息总共分为5大类38种，具有跨域区域大、数据复杂等特点。飞行管制中的飞行情报工作程序,依据《中国人民解放军空军飞行管制工作条例》的要求，一般分为预先准备阶段、直接准备阶段、实施阶段以及总结阶段。由于各类管制中心担负的任务不同,上述各阶段的工作内容也因之各异。
管制员在对飞机进行航空管制过程中，需要不断的发送飞行情报给不同管制状态的飞机、上下级管制系统等，当管制空域中飞机数量过多时，需要发送的飞行情报数量将急剧增加，当前人工编辑、制作飞行情报的方式，给管制员带来了沉重的工作负荷，已严重影响了管制员的工作状态。在此种工作压力下，管制员不仅仅容易编辑制作错误的飞行情报给其他飞机、管制系统，甚至在对飞机进行管制指挥时，也容易出现管制指挥错误，发出错误的管制指挥命令，给为空中飞行带来严重的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法及系统，使其能自动生成并发送部分飞行情报至相关系统、机构，减轻管制员工作负荷，降低管制员制作错误飞行情报的事故概率，集中管制员指挥飞机的注意力，保障空中飞行安全。
本发明提供的一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法，包括如下步骤：S1、针对管制业务流程，利用离散化建模，构建管制流程的离散化运行模型OAP，假定管制流程运行模型为OAP＝(M,T,P)，其中M＝{M1,M2…Mi…M10}表示管制流程，T＝{T1,T2…Ti…T11}表示管制流程变迁激发因素，P表示从上一个管制状态到下一个管制状态的方向弧；S2、假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}，其中1表示管制流程变迁Ti使能，0表示管制流程变迁Ti失能，管制流程变迁Ti状态集E＝{e(T1),e(T2)...e(Ti)...e(T11)}；S3、根据当前管制状态和飞机状态，决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统向上级管制系统、下级管制系统、同级管制系统以及管制飞机发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送。
在上述技术方案中，所述步骤S1中，
M1表示管制员对场内等待起飞的飞机进行排序，确定飞机起飞的先后顺序；M2表示管制员对进入滑行道、跑道的飞机进行交通指挥，防止飞机在滑行道、跑道出现运行冲突；M3表示管制员对起飞脱离跑道飞机进行指挥，引导进入正确的航线；M4表示管制员对飞行过程中的飞机进行监视，防止飞机出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件；M5表示管制员对出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件的飞机进行指挥，排除危险事件；M6表示管制员将飞机指挥权移交给下一位管制员；M7表示管制员对进入机场管制空域的飞机进行管制指挥，防止空域容量超标；M8表示管制员对进入场内等待着陆的飞机进行排序；M9表示管制员对完成等待、进入进近航线的飞机进行引导指挥；M10表示管制员对正在着陆的飞机进行管制指挥，防止飞机出现过早着陆、过晚着陆以及冲出跑道事件发生；
T1表示管制员指挥飞机离开停机坪；T2表示指挥飞机到达跑道停止线；T3表示指挥飞机起飞脱离跑道；T4表示指挥飞机离开机场管制空域；T5表示发现飞机间发生冲突；T6表示指挥飞机到达管制移交前边界；T7表示指挥飞机管制移交后边界；T8表示指挥飞机开始等待；T9表示指挥飞机飞向起始进近点；T10表示指挥飞机飞向最终进近点；T11表示指挥飞机着陆。
在上述技术方案中，所述步骤S2中，变迁状态映射关系如下表：
Figure GDA0003353746120000031
在上述技术方案中，所述步骤S3中，飞行情报确定关系如下表：
Figure GDA0003353746120000041
在上述技术方案中，还包括步骤S4，将决策出的飞行情报发送至相关管制系统和飞机，并回到步骤S2，继续确定全管制流程运行模型OAP中的变迁值。
本发明还提供了一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策系统，包括如下部分：管制流程离散化模块：针对管制业务流程，利用离散化建模，构建管制流程的离散化运行模型OAP，假定管制流程运行模型为OAP＝(M,T,P)，其中M＝{M1,M2…Mi…M10}表示管制流程，T＝{T1,T2…Ti…T11}表示管制流程变迁激发因素，P表示从上一个管制状态到下一个管制状态的方向弧，其中，M1表示管制员对场内等待起飞的飞机进行排序，确定飞机起飞的先后顺序；M2表示管制员对进入滑行道、跑道的飞机进行交通指挥，防止飞机在滑行道、跑道出现运行冲突；M3表示管制员对起飞脱离跑道飞机进行指挥，引导进入正确的航线；M4表示管制员对飞行过程中的飞机进行监视，防止飞机出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件；M5表示管制员对出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件的飞机进行指挥，排除危险事件；M6表示管制员将飞机指挥权移交给下一位管制员；M7表示管制员对进入机场管制空域的飞机进行管制指挥，防止空域容量超标；M8表示管制员对进入场内等待着陆的飞机进行排序；M9表示管制员对完成等待、进入进近航线的飞机进行引导指挥；M10表示管制员对正在着陆的飞机进行管制指挥，防止飞机出现过早着陆、过晚着陆以及冲出跑道事件发生；T1表示管制员指挥飞机离开停机坪；T2表示指挥飞机到达跑道停止线；T3表示指挥飞机起飞脱离跑道；T4表示指挥飞机离开机场管制空域；T5表示发现飞机间发生冲突；T6表示指挥飞机到达管制移交前边界；T7表示指挥飞机管制移交后边界；T8表示指挥飞机开始等待；T9表示指挥飞机飞向起始进近点；T10表示指挥飞机飞向最终进近点；T11表示指挥飞机着陆；飞行情报决策指令映射模块：假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}，其中1表示管制流程变迁Ti使能，0表示管制流程变迁Ti失能，管制流程变迁Ti状态集E＝{e(T1),e(T2)...e(Ti)...e(T11)}，其中，变迁状态映射关系如下表：
Figure GDA0003353746120000051
Figure GDA0003353746120000061
；飞行情报决策指令模块：根据当前管制状态和飞机状态，决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统向上级管制系统、下级管制系统、同级管制系统以及管制飞机发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送；持续运行模块：将决策出的飞行情报发送至相关管制系统和飞机，并回到飞行情报决策指令映射模块，继续确定全管制流程运行模型OAP中的变迁值。
本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法及系统，具有以下有益效果：
本发明针对制作简单、数量众多、不允许出错以及对安全有影响的飞行情报，提出基于管制状态的飞行情报辅助决策方法，自动生成并发送部分飞行情报至相关系统与机构，减轻了管制员工作负荷，降低了管制员制作错误飞行情报的事件概率，使管制员的注意力更集中，保障了空中飞行安全。
附图说明
图1为本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法的整体流程示意图；
图2为本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法中步骤S1的管制流程图；
图3为本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法中步骤S1的管制状态流程模型示意图；
图4为本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法，包括如下步骤：
1、管制流程离散化建模
管制员在对飞机进行管制指挥的过程中，主要包含：起飞排序、起飞指挥、指挥离场、飞行监视、冲突排解、管制移交、进场管制、进近排序、等待管制、进近指挥以及着陆指挥等管制流程。根据空中交通管制规定，飞机在不同的管制状态下，需要给飞机、相关管制系统等发送相应的飞行情报，为相关管制机构、飞机提供情报保障，以确保空中飞行安全，整个管制业务的流程如图2所示。
针对管制业务流程，利用离散化建模思想，可构建管制流程的离散化运行模型OAP，假定管制流程运行模型为OAP＝(M,T,P)，其中M＝{M1,M2…Mi…M10}表示管制流程，T＝{T1,T2…Ti…T11}表示管制流程变迁激发因素，P表示从上一个管制状态到下一个管制状态的方向弧，如图3所示。
其中M1表示管制员对场内等待起飞的飞机进行排序，确定飞机起飞的先后顺序；M2表示管制员对进入滑行道、跑道的飞机进行交通指挥，防止飞机在滑行道、跑道出现运行冲突；M3表示管制员对起飞脱离跑道飞机进行指挥，引导进入正确的航线；M4表示管制员对飞行过程中的飞机进行监视，防止飞机出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件；M5表示管制员对出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件的飞机进行指挥，排除危险事件；M6表示管制员将飞机指挥权移交给下一位管制员；M7表示管制员对进入机场管制空域的飞机进行管制指挥，防止空域容量超标；M8表示管制员对进入场内等待着陆的飞机进行排序；M9表示管制员对完成等待、进入进近航线的飞机进行引导指挥；M10表示管制员对正在着陆的飞机进行管制指挥，防止飞机出现过早着陆、过晚着陆以及冲出跑道事件发生。
其中T1表示管制员指挥飞机离开停机坪；T2表示指挥飞机到达跑道停止线；T3表示指挥飞机起飞脱离跑道；T4表示指挥飞机离开机场管制空域；T5表示发现飞机间发生冲突；T6表示指挥飞机到达管制移交前边界；T7表示指挥飞机管制移交后边界；T8表示指挥飞机开始等待；T9表示指挥飞机飞向起始进近点；T10表示指挥飞机飞向最终进近点；T11表示指挥飞机着陆。
2、飞行情报决策指令映射规则
假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}，其中1表示管制流程变迁Ti使能，0表示管制流程变迁Ti失能，管制流程变迁Ti状态集E＝{e(T1),e(T2)...e(Ti)...e(T11)}。
表1变迁状态映射表
Figure GDA0003353746120000081
Figure GDA0003353746120000091
3、飞行情报决策指令决策算法
为解决大飞行流量下，管制员需要不断的手工发送飞行情报带来的沉重的工作负荷问题，通过建设飞行情报决策指令集，根据当前管制状态、飞机状态，自动决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统向上级管制系统、下级管制系统、同级管制系统以及管制飞机等发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送。
表2飞行情报确定规则
Figure GDA0003353746120000092
Figure GDA0003353746120000101
参见图4，本发明基于航空管制状态的飞行情报辅助决策系统，包括如下部分：
管制流程离散化模块：针对管制业务流程，利用离散化建模，构建管制流程的离散化运行模型OAP，假定管制流程运行模型为OAP＝(M,T,P)，其中M＝{M1,M2…Mi…M10}表示管制流程，T＝{T1,T2…Ti…T11}表示管制流程变迁激发因素，P表示从上一个管制状态到下一个管制状态的方向弧，其中，
M1表示管制员对场内等待起飞的飞机进行排序，确定飞机起飞的先后顺序；M2表示管制员对进入滑行道、跑道的飞机进行交通指挥，防止飞机在滑行道、跑道出现运行冲突；M3表示管制员对起飞脱离跑道飞机进行指挥，引导进入正确的航线；M4表示管制员对飞行过程中的飞机进行监视，防止飞机出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件；M5表示管制员对出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件的飞机进行指挥，排除危险事件；M6表示管制员将飞机指挥权移交给下一位管制员；M7表示管制员对进入机场管制空域的飞机进行管制指挥，防止空域容量超标；M8表示管制员对进入场内等待着陆的飞机进行排序；M9表示管制员对完成等待、进入进近航线的飞机进行引导指挥；M10表示管制员对正在着陆的飞机进行管制指挥，防止飞机出现过早着陆、过晚着陆以及冲出跑道事件发生；
T1表示管制员指挥飞机离开停机坪；T2表示指挥飞机到达跑道停止线；T3表示指挥飞机起飞脱离跑道；T4表示指挥飞机离开机场管制空域；T5表示发现飞机间发生冲突；T6表示指挥飞机到达管制移交前边界；T7表示指挥飞机管制移交后边界；T8表示指挥飞机开始等待；T9表示指挥飞机飞向起始进近点；T10表示指挥飞机飞向最终进近点；T11表示指挥飞机着陆；
飞行情报决策指令映射模块：假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}，其中1表示管制流程变迁Ti使能，0表示管制流程变迁Ti失能，管制流程变迁Ti状态集E＝{e(T1),e(T2)...e(Ti)...e(T11)}，其中，
变迁状态映射关系如下表：
Figure GDA0003353746120000111
Figure GDA0003353746120000121
飞行情报决策指令模块：根据当前管制状态和飞机状态，决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统向上级管制系统、下级管制系统、同级管制系统以及管制飞机发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送；
持续运行模块：将决策出的飞行情报发送至相关管制系统和飞机，并回到飞行情报决策指令映射模块，继续确定全管制流程运行模型OAP中的变迁值。
考虑全管制流程内容，基于管制流程离散化模型，结合变迁状态映射规则，可辅助决策出飞行情报，实现部分飞行情报的自动制作与发送。为确保飞行情报的自动决策，可采用如下算法进行实现：
1)构建起飞排序、起飞指挥、指挥离场、飞行监视、冲突排解、管制移交、进场管制、进近排序、等待管制、进近指挥以及着陆指挥全管制流程运行模型OAP。
2)针对全管制流程运行模型OAP，考虑飞机所处位置、飞行状态，可以确定当前所处管制流程阶段，结合变迁状态映射规则，进而可确定变迁e(Ti)值；
3)基于全管制流程运行模型OAP中各变迁e(Ti)值，针对不同飞行状态的飞机，决策出对应的飞行情报；
4)将决策出的飞行情报发送至相关管制系统、飞机等，并回到步骤2)，继续确定全管制流程运行模型OAP中变迁值。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、针对管制业务流程，利用离散化建模，构建管制流程的离散化运行模型OAP，假定管制流程运行模型为OAP＝(M,T,P)，其中M＝{M1,M2…Mi…M10}表示管制流程，T＝{T1,T2…Ti…T11}表示管制流程变迁激发因素，P表示从上一个管制状态到下一个管制状态的方向弧，其中，
M1表示管制员对场内等待起飞的飞机进行排序，确定飞机起飞的先后顺序；M2表示管制员对进入滑行道、跑道的飞机进行交通指挥，防止飞机在滑行道、跑道出现运行冲突；M3表示管制员对起飞脱离跑道飞机进行指挥，引导进入正确的航线；M4表示管制员对飞行过程中的飞机进行监视，防止飞机出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件；M5表示管制员对出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件的飞机进行指挥，排除危险事件；M6表示管制员将飞机指挥权移交给下一位管制员；M7表示管制员对进入机场管制空域的飞机进行管制指挥，防止空域容量超标；M8表示管制员对进入场内等待着陆的飞机进行排序；M9表示管制员对完成等待、进入进近航线的飞机进行引导指挥；M10表示管制员对正在着陆的飞机进行管制指挥，防止飞机出现过早着陆、过晚着陆以及冲出跑道事件发生；
T1表示管制员指挥飞机离开停机坪；T2表示指挥飞机到达跑道停止线；T3表示指挥飞机起飞脱离跑道；T4表示指挥飞机离开机场管制空域；T5表示发现飞机间发生冲突；T6表示指挥飞机到达管制移交前边界；T7表示指挥飞机管制移交后边界；T8表示指挥飞机开始等待；T9表示指挥飞机飞向起始进近点；T10表示指挥飞机飞向最终进近点；T11表示指挥飞机着陆；
S2、假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}，其中1表示管制流程变迁Ti使能，0表示管制流程变迁Ti失能，管制流程变迁Ti状态集E＝{e(T1),e(T2)...e(Ti)...e(T11)}，其中，
变迁状态映射关系如下表：
Figure FDA0003353746110000021
S3、根据当前管制状态和飞机状态，决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统向上级管制系统、下级管制系统、同级管制系统以及管制飞机发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送。
2.根据权利要求1所述的基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法，其特征在于：所述步骤S3中，飞行情报确定关系如下表：
Figure FDA0003353746110000031
3.根据权利要求2所述的基于航空管制状态的飞行情报辅助决策方法，其特征在于：还包括步骤S4，将决策出的飞行情报发送至相关管制系统和飞机，并回到步骤S2，继续确定全管制流程运行模型OAP中的变迁值。
4.一种基于航空管制状态的飞行情报辅助决策系统，其特征在于：包括如下部分：
管制流程离散化模块：针对管制业务流程，利用离散化建模，构建管制流程的离散化运行模型OAP，假定管制流程运行模型为OAP＝(M,T,P)，其中M＝{M1,M2…Mi…M10}表示管制流程，T＝{T1,T2…Ti…T11}表示管制流程变迁激发因素，P表示从上一个管制状态到下一个管制状态的方向弧，其中，
M1表示管制员对场内等待起飞的飞机进行排序，确定飞机起飞的先后顺序；M2表示管制员对进入滑行道、跑道的飞机进行交通指挥，防止飞机在滑行道、跑道出现运行冲突；M3表示管制员对起飞脱离跑道飞机进行指挥，引导进入正确的航线；M4表示管制员对飞行过程中的飞机进行监视，防止飞机出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件；M5表示管制员对出现碰撞、飞行冲突、进入危险空域事件的飞机进行指挥，排除危险事件；M6表示管制员将飞机指挥权移交给下一位管制员；M7表示管制员对进入机场管制空域的飞机进行管制指挥，防止空域容量超标；M8表示管制员对进入场内等待着陆的飞机进行排序；M9表示管制员对完成等待、进入进近航线的飞机进行引导指挥；M10表示管制员对正在着陆的飞机进行管制指挥，防止飞机出现过早着陆、过晚着陆以及冲出跑道事件发生；
T1表示管制员指挥飞机离开停机坪；T2表示指挥飞机到达跑道停止线；T3表示指挥飞机起飞脱离跑道；T4表示指挥飞机离开机场管制空域；T5表示发现飞机间发生冲突；T6表示指挥飞机到达管制移交前边界；T7表示指挥飞机管制移交后边界；T8表示指挥飞机开始等待；T9表示指挥飞机飞向起始进近点；T10表示指挥飞机飞向最终进近点；T11表示指挥飞机着陆；
飞行情报决策指令映射模块：假定管制流程变迁Ti激发状态值e(Ti)＝{0,1}，其中1表示管制流程变迁Ti使能，0表示管制流程变迁Ti失能，管制流程变迁Ti状态集E＝{e(T1),e(T2)...e(Ti)...e(T11)}，其中，
变迁状态映射关系如下表：
Figure FDA0003353746110000041
Figure FDA0003353746110000051
飞行情报决策指令模块：根据当前管制状态和飞机状态，决策出当前需要发送的飞行情报，并驱动管制系统向上级管制系统、下级管制系统、同级管制系统以及管制飞机发送飞行情报，实现飞行情报的自动发送；
持续运行模块：将决策出的飞行情报发送至相关管制系统和飞机，并回到飞行情报决策指令映射模块，继续确定全管制流程运行模型OAP中的变迁值。
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