CN114239745B - 一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法 - Google Patents

一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其方法如下：A、构建得到模拟跑道与航空器起降感应带，根据模拟跑道与航空器起降感应带得到识别感应区矢量数据；B、分析航空器的起降数据后确定跑道的运行状态。本发明通过构建得到模拟跑道与航空器起降感应带，并根据模拟跑道与航空器起降感应带得到识别感应区矢量数据，再通过分析航空器的起降数据便可自动确定跑道的运行状态，从而实现机场跑道运行模式的自动识别，使机场能够及时有效的获得机场跑道运行的信息，因此有助于机场运行中心进行机场运行管理。

Description

一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法
技术领域
本发明涉及机场运行管理领域，尤其涉及一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法。
背景技术
当前，机场的航班起降与跑道运行模式均是由塔台空管根据气象、航班压力、技术水平等因素决定，而机场只能从塔台空管处获得机场跑道的运行模式或者对航班去起降情况进行观察来判断机场跑道的运行模式。机场航班的起降与机场跑道的运行模式时常会有变动，从塔台空管处获得该信息多有不便，因此机场通常只能依赖视频监控、场监雷达等设备对航班起降情况进行观察来判断机场跑道的运行模式，这就需要值班人员使用上述设备对航班的起降情况进行周期性的观察才能判断机场跑道的运行模式。由于值班人员长时间跟踪观察视频监控、场监雷达等电子设备势必会分散工作注意力，若机场跑道超过2条值班人员还将受多跑道运行模式复杂、气象多变等因素的影响，值班人员的判断也不够可靠，因此亟需一种能够自动识别机场航班起降机场与跑道运行的方法，以便于机场运行中心进行机场运行管理。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，通过设置模拟跑道与识别感应区的矢量数据，然后分析航空器的起降数据后能够自动确定跑道的运行状态，从而使机场能够准确高效的获取跑道的运行信息，以便于机场运行中心进行机场运行的管理。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其方法如下：
A、采集机场的实体跑道位置数据并由此构建得到模拟跑道，在模拟跑道两侧入口端构建航空器起降感应带，航空器起降感应带对应实体跑道的两侧入口端；根据模拟跑道与航空器起降感应带得到识别感应区矢量数据，识别感应区矢量数据还包括模拟跑道两侧入口端的方向角，模拟跑道两侧入口端的方向角与实体跑道的两侧入口端的方向角相对应，模拟跑道两侧入口端的方向角为跑道中心线与磁北方向的夹角，记为θRWY，RWY为跑道号；
B、分析航空器的起降数据后确定跑道的运行状态，具体步骤如下：
B1、通过ADS-B数据系统获取起降航空器的时间t、经纬坐标p、高度a、方向角θ信息，并形成该航空器的运行轨迹点Pi＝(ti,pi,ai,θi)，该航空器的运行轨迹则表示为T{Pi}，其中i为航空器的航迹点所对应的时间点；
B2、航空器运行轨迹与航空器起降感应带相交，当相交后出现连续的三个航空器运行轨迹点均满足以下条件且航空器在跑道区域内至少一个轨迹点的高度ai≥5m则判定该航空器使用该对应的跑道降落：
(B2a-1)高度ai≤400m且该高度连续下降；
(B2a-2)轨迹点坐标pi与跑道中心点的距离连续缩小；
(B2a-3)方向角|θi-θRWY|≤15°；
当相交后出现连续的三个航空器运行轨迹点均满足以下条件且航空器在跑道区域内至少一个轨迹点的高度ai≤5m则判定该航空器使用该对应的跑道起飞。
步骤A中模拟跑道两侧入口端的航空器起降感应带与实体跑道的航空器起降感应带对应设置，实体跑道的航空器起降感应带为以实体跑道入口端的中点为圆心、以实体跑道中心线的延长线距圆心M米为起点分别向顺时针方向和逆时针方向各转动V°所确定的弧线；其中M的取值范围为300≤M≤800，10≤V≤20。
优选地，所述M取值为500，V取值为15。
步骤B1中航空器的运行轨迹则表示为T{Pi},i＝1,2,...,n，时间点i为时间数学序列，当航空器为起飞状态时时间点i以航空器的运行轨迹点起点为时间起点，当航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带至少3公里时的运行轨迹点为时间起点，时间起点的时间点i记为0，间隔N秒后的时间点记为i＝1；所述时间间隔N为1-5之间的整数。
优选地，所述时间间隔N为2。
且所述航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带5公里时的运行轨迹点为时间起点。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明通过构建得到模拟跑道与航空器起降感应带，并根据模拟跑道与航空器起降感应带得到识别感应区矢量数据，再通过分析航空器的起降数据便可自动确定跑道的运行状态，从而实现机场跑道运行模式的自动识别，使机场能够及时有效的获得机场跑道运行的信息，因此有助于机场运行中心进行机场运行管理。
(2)本发明将步骤A中模拟跑道两侧入口端的航空器起降感应带与实体跑道的航空器起降感应带对应设置，从而能使本发明的自动识别方法所获取的航空器信息来源于真实的航空器运行时的状态信息，因此能确保本发明的自动识别方法的科学有效性。
(3)本发明的步骤B1中定义了时间点i为时间数学序列，当航空器为起飞状态时时间点i以航空器的运行轨迹点起点为时间起点，当航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带至少3公里时的运行轨迹点为时间起点，可使实际航空器运行时能即时的与机场跑道相联系，确保本发明能够及时的获取跑道运行信息从而能够及时的判定跑道的运行模式。
附图说明
图1为本发明设置的模拟跑道与识别感应区的矢量数据示意图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1所示，一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其方法如下：
A、采集机场的实体跑道位置数据并由此构建得到模拟跑道，所述模拟跑道为与实体跑道相对应的矩形，其左右两侧入口端均可用于航空器的起降。为了便于说明，本发明将模拟跑道号设为RWY。在模拟跑道两侧入口端构建有航空器起降感应带，航空器起降感应带对应实体跑道的两侧入口端。
所述模拟跑道两侧入口端的航空器起降感应带与实体跑道的航空器起降感应带对应设置，如图1所示，实体跑道的航空器起降感应带为以实体跑道入口端的中点为圆心、以实体跑道中心线的延长线距圆心M米为起点分别向顺时针方向和逆时针方向各转动V°所确定的弧线，该弧线可利用地理信息技术，并在WGS84坐标系下根据机场NAIP资料制作而成，如图1所示。考虑到航空器起降时的实际运行状态变化所需的时长，本发明的M的取值范围为300≤M≤800，10≤V≤20，从而可使后续步骤所采集的航空器的起降数据更加科学且合理。本实施例中的M取值为500，V取值为15，即实体跑道的航空器起降感应带为距离实体跑道入口端的中点500米且位于实体跑道的中心线的两侧各15°之间所确定的弧线。
根据模拟跑道与航空器起降感应带即可得到识别感应区矢量数据，识别感应区矢量数据还包括模拟跑道两侧入口端的方向角，模拟跑道两侧入口端的方向角与实体跑道的两侧入口端的方向角相对应，模拟跑道两侧入口端的方向角为跑道中心线与磁北方向的夹角，记为θRWY。
B、分析航空器的起降数据后确定跑道的运行状态，具体步骤如下：
B1、首先分析航空器的起降数据，本发明通过ADS-B数据系统获取起降航空器的时间t、经纬坐标p、高度a、方向角θ信息，并形成该航空器的运行轨迹点Pi＝(ti,pi,ai,θi)，该航空器的运行轨迹则表示为T{Pi}，i为航空器的航迹点所对应的时间点。ADS-B即广播式自动相关监视是广泛使用的对航空器实时监控的技术，能够实时广播航空器的监视数据，该监视数据包括航班号、机型、注册号、高度、经纬坐标、速度、方位角等状态参数，其数据更新间隔最短可达1s/次。
航空器的运行轨迹则表示为T{Pi},i＝1,2,...,n，该时间点i为时间数学序列。具体的，当航空器为起飞状态时时间点i以航空器的运行轨迹点起点为时间起点，当航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带至少3公里时的运行轨迹点为时间起点，时间起点的时间点i记为0，间隔N秒后的时间点记为i＝1，再间隔N秒后的时间点记为i＝2，以此类推。所述时间间隔N为1-5之间的整数，为了能够即时更新飞行器的运行状态，本实施例中时间间隔N为2，即每间隔2秒即可形成航空器的新的运行轨迹点。本实施例中当航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带5公里时的运行轨迹点为时间起点，以便于本发明能够及早获取待降航空器的运行信息并及时形成航空器的运行轨迹。
B2、步骤B1中所分析的航空器起降数据均是根据使用本发明的跑道起降的航空器，则本发明中所说明的航空器势必会与航空器起降感应线相交，本发明通过航空器与航空器起降感应线相交的情况即可自动航空器的起降状态。具体的，当相交后出现连续的三个航空器的运行轨迹点pi均满足以下三个条件且航空器在跑道区域内至少一个轨迹点的高度ai≥5m则判定该航空器使用该对应的跑道降落：(B2a-1)该三个连续的轨迹点的高度均满足ai≤400m且该三个连续的轨迹点的高度连续下降；(B2a-2)该三个连续的轨迹点的坐标pi与跑道中心点的距离连续缩小；(B2a-3)该三个连续的轨迹点的方向角均满足|θi-θRWY|≤15°。具体实施时，当航空器降落时根据航空器与航空器起降感应线相交后最先出现的三个航空器运行轨迹点pi即可判定航空器的下降运行状态，因此通常情况下所说的该三个连续的轨迹点指的是航空器与航空器起降感应线相交后最先出现的三个航空器运行轨迹点pi，由此也可使机场管理人员能第一时间获取用于航空器降落的跑道的运行状态。
相对应的，当相交后出现连续的三个航空器运行轨迹点均满足以下条件且航空器在跑道区域内至少一个轨迹点的高度ai≤5m则判定该航空器使用该对应的跑道起飞：(B2b-1)该三个连续的轨迹点的高度均满足ai≤400m且该三个连续的轨迹点的高度连续上升；(B2b-2)该三个连续的轨迹点的坐标pi与跑道中心点的距离连续增加；(B2b-3)该三个连续的轨迹点的方向角均满足|θi-θRWY|≤15°。具体实施时，当航空器起飞时根据航空器出现在跑道区域内的三个航空器运行轨迹点pi即可判定航空器的起飞运行状态，因此通常情况下所说的该三个连续的轨迹点指的是航空器最先出现在跑道区域内的三个航空器轨迹点pi，由此也可使机场管理人员能第一时间获取相应跑道的运行状态。
本发明通过以上方法即可自动判断跑道的运行状态，可避免值班人员通过监控设备观察跑道的运行状态来判断机场跑道的运行模式而出现判断结果不够可靠的问题，从而可提高跑道运行模式判断的准确性，同时使机场管理人员能尽早获取跑道的运行状态信息，因此有助于机场运行中心进行机场运行的管理，使机场工作人员能够根据机场各跑道的运行模式高效并合理的安排相应运行跑道的跟进工作。
本发明通过以上方法即可自动判断跑道的运行状态，可避免值班人员通过监控设备观察跑道的运行状态来判断机场跑道的运行模式而出现判断结果不够可靠的问题，从而可提高跑道运行模式判断的准确性，并使机场能够及时有效的获得机场跑道运行的信息，因此有助于机场运行中心进行机场运行的管理，使机场工作人员能够根据机场各跑道的运行模式高效并合理的安排相应运行跑道的跟进工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其特征在于：其方法如下：
A、采集机场的实体跑道位置数据并由此构建得到模拟跑道，在模拟跑道两侧入口端构建航空器起降感应带，航空器起降感应带对应实体跑道的两侧入口端；根据模拟跑道与航空器起降感应带得到识别感应区矢量数据，识别感应区矢量数据还包括模拟跑道两侧入口端的方向角，模拟跑道两侧入口端的方向角与实体跑道的两侧入口端的方向角相对应，模拟跑道两侧入口端的方向角为跑道中心线与磁北方向的夹角，记为θRWY，RWY为跑道号；
B、分析航空器的起降数据后确定跑道的运行状态，具体步骤如下：
B1、通过ADS-B数据系统获取起降航空器的时间t、经纬坐标p、高度a、方向角θ信息，并形成该航空器的运行轨迹点Pi＝(ti,pi,ai,θi)，该航空器的运行轨迹则表示为T{Pi}，其中i为航空器的航迹点所对应的时间点；
B2、航空器运行轨迹与航空器起降感应带相交，当相交后出现连续的三个航空器运行轨迹点均满足以下条件且航空器在跑道区域内至少一个轨迹点的高度ai≥5m则判定该航空器使用该对应的跑道降落：
(B2a-1)高度ai≤400m且该高度连续下降；
(B2a-2)轨迹点坐标pi与跑道中心点的距离连续缩小；
(B2a-3)方向角|θi-θRWY|≤15°；
当相交后出现连续的三个航空器运行轨迹点均满足以下条件且航空器在跑道区域内至少一个轨迹点的高度ai≤5m则判定该航空器使用该对应的跑道起飞：
(B2b-1)高度ai≤400m且该高度连续上升；
(B2b-2)轨迹点坐标pi与跑道中心点的距离连续增加；
(B2b-3)方向角|θi-θRWY|≤15°。
2.按照权利要求1所述的一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其特征在于：步骤A中模拟跑道两侧入口端的航空器起降感应带与实体跑道的航空器起降感应带对应设置，实体跑道的航空器起降感应带为以实体跑道入口端的中点为圆心、以实体跑道中心线的延长线距圆心M米为起点分别向顺时针方向和逆时针方向各转动V°所确定的弧线；其中M的取值范围为300≤M≤800，10≤V≤20。
3.按照权利要求2所述的一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其特征在于：所述M取值为500，V取值为15。
4.按照权利要求1～3任一项所述的一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其特征在于：步骤B1中航空器的运行轨迹则表示为T{Pi},i＝1,2,...,n，时间点i为时间数学序列，当航空器为起飞状态时时间点i以航空器的运行轨迹点起点为时间起点，当航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带至少3公里时的运行轨迹点为时间起点，时间起点的时间点i记为0，间隔N秒后的时间点记为i＝1；所述时间间隔N为1-5之间的整数。
5.按照权利要求4所述的一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其特征在于：所述时间间隔N为2。
6.按照权利要求4所述的一种机场航班起降与跑道运行状态自动识别方法，其特征在于：所述航空器为降落状态时时间点i以航空器距起降感应带5公里时的运行轨迹点为时间起点。
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