CN114639269B - 一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，该方法使用24Bit Address Code、SSR和Target ID三个要素，并根据24Bit Address Code、SSR和Target ID三个关联要素的特点，和两类自动化使用的自动关联方法，对存在下传数据和不存在下传数据两种情况使用不同的关联门限作为判断条件。本发明充分考虑了实际运行中航迹与飞行计划关联的各种情况，充分利用24Bit Address Code、SSR和Target ID三个关联要素各自的特点，对存在下传数据和不存在下传数据的情况分别采用两个关联门限，并计算出适用于两种情况下的门限值，相对于现有技术具有关联成功率高、关联错误率低的优势。

Description

一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法

技术领域

本发明涉及航空飞行管理的技术领域，尤指一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法。

背景技术

空管自动化系统（以下简称自动化系统）中航迹与飞行计划自动关联的作用是通过唯一性参数将监视设备探测到的空中航迹与在空管自动化系统中建立的飞行计划信息关联起来，使管制员随时掌握空中每一架航空器的详细信息，便于其开展航路规划、间隔调配、高效引导，确保空重交通运行安全、高效、顺畅。

空中航迹的探测主要通过S模式雷达、广播式自动关联监视（ADS-B，AutomaticDependent Survilance-Brodcast）、多点定位（MLAT，Multilateration）等监视技术手段完成。航迹信息主要包括：实时位置、高度、速度、SSR（八进制，共四位，总量84个）、24BitAddress Code（十六进制，共24位，总量1624个）、Target ID等，其中24Bit Address Code和Target ID仅在S模式雷达和ADS-B数据信号的下传数据中包含。飞行计划数据主要通过电报、人工输入、数据导入和同步等方式建立，有标准的格式。主要内容包含航班号、起飞和目的机场、机载设备、航路信息、巡航高度和速度、24Bit Address Code等信息。在航班起飞前一定时间内空管单位还会分配本航班飞行期间使用SSR代码（8进制，共4位）。航迹与飞行计划关联后，管制员即可对空中目标的信息有全面的掌握。

可以作为关联要素的参数主要有：SSR、24Bit Address Code和TargetID。在S模式雷达普及以前自动化系统主要通过航迹和飞行计划的SSR来实现自动关联。但因SSR数量较少，资源短缺，随着航班量的不断增加SSR已无法满足使用需求。S模式雷达下传数据中包含24Bit Address Code和Target ID信息，且24Bit Address Code为全球唯一，可有效解决SSR资源短缺的问题，目前24Bit Address Code和Target ID也已作为关联要素。

目前空管单位使用的自动化系统及其中航迹与飞行计划自动关联的方法可以分为两类，这两类方法的原理和缺点如下：

（1）第一类：根据关联要素的优先级判断。

关联原理为：关联要素分别为：24Bit Address Code、SSR和Target ID，将三个要素件分别设置为不同的优先级，关联时只使用其中一个要素，各要素优先级为24BitAddress Code>SSR>Target ID（因资源短缺，目前已不推荐单独使用SSR作为最高优先级关联要素），分别设设置其优先级为3、2、1。关联逻辑为：1）当第一优先级要素要素存在且唯一，则满足条件，系统自动关联；2）第一优先级要素存在但不匹配时，不满足关联条件，不予自动关联，且不再考虑其他优先级要素，需要人工关联；3）当第一优先级要素不存在时，考虑第二优先级要素，第二优先级要素匹配时满足条件，系统自动关联，不匹配时，无法自动关联需要人工关联。4）第二优先级要素不存在时，继续考虑第三级关联要素，以此类推；5）若所有要素均不匹配，则无法自动关联，需要人工关联。

（2）第二类：根据权重之和与关联门限的比较结果来判断。

关联原理为：关联要素同样为：24Bit Address Code、SSR和Target ID，将三个要素件分别赋予不同的权重值，关联时使用各要素匹配的权重之和与关联门限（即满足关联条件的最小值）来比较，权重之和大于或等于门限则满足关联条件，予以自动关联，小于门限值则无法自动关联，需要人工关联。不同自动化系统在设置24Bit Address Code、SSR和Target ID的权重时有两种形式：一种是，可设置为对应关联要素存在且匹配时权重值为正值（如5），存在但不匹配时该项权重值为负值（如-5），不存在时，该项权重值为0；另一种为，对应关联要素存在但不匹配和不存在权重均按0计算。采用这两种权重设置方法的自动化系统中，各关联要素的权重和门限均可根据需要在一定范围内自行设置，因此可归为一类。如设置24Bit Address Code、SSR和Target ID的权重值分别为5、3、2，关联门限为4。

根据关联要素的优先级判断方法的缺点为：1）关联时只使用其中一个要素作为关联条件，高优先级要素不匹配时会导致无法自动关联，且只有在高一优先级要素缺失时才考虑下一优先级；2）虽然每架航空器24Bit Address Code为全求唯一，但出现因航空器维修、设备替换等原因造成24地址码与实际航班不符，导致关联错误的情况也时有发生,易导致无法自动关联或关联错误的风险，存在安全隐患；3）对于联程航班（第一段A地-B地，第二段B地-C地）和往返航班，因为两段飞行使用的是同一架航空器，24Bit Address Code相同，也容易出现作为第一段的航迹和第二段的计划错误关联或去程航班与返程计划错误关联的情况；4）Target ID同样无法作为最高优先级关联要素，因为存在不少航班的下传航班号为空，或者下传的航班号存在错误的情况。

根据权重之和与关联门限的比较结果来判断方法的缺点：关联门限值较难确定，且无论如何设置也无法有效解决不自动关联或关联错误的问题。若设置关联门限小于24Bit Address Code、SSR和Target ID其中至少一个要素的权重时，只要有一个关联要素高于此门限值即会自动关联，其他要素不匹配也不会影响关联结果，存在关联错误的风险。如设置24Bit Address Code、SSR和Target ID的权重值分别为5、4、3，关联门限为5，当24Bit Address Code一项匹配即可满足条件，其他两个要素都不再考虑，无法起到强化校验的效果，同样无法避免因为24Bit Adrress错用、SSR资源短缺重复使用等导致的关联错误；若设置关联门限高于24Bit Address Code、SSR和Target ID之中的最高权重值，但低于其中任意两个要素的权重之和，则对于部分老旧航空器，因无下传设备，航迹24BitAddress Code和Target ID要素缺失，权重和会永远低于门限值，导致无法自动关联，需要人工关联。

概括地说，现有的航迹与飞行计划关联算法仅通过优先级和单一关联门限值判断两种方法均存在缺陷。通过优先级关联的方法，无法解决：1）当以下传的24Bit AddressCode和Target ID为最高优先级时，下传24Bit Address Code和Target ID出错导致的不自动关联或错误错误的风险；2）当以SSR为最高有先级时，因资源短缺导致的关联错误问题。通过单一关联门限值判断的方法，无法解决：1）使用24Bit Address Code或Target ID权重为关联门限时，部分老旧飞机无数据下传设备，造成下传数据缺失带来的无法自动关联问题；以SSR权重为关联门限时，因资源短缺导致的关联错误问题。

因此，迫切对此进行改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，该方法原来关联方法的基础上，根据空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的实际特点，采用双关联门限的方法，对存在下传数据（24Bit Address Code和Target ID）的航迹和不存在下传数据的航迹使用不同的门限值作为判断依据。

本发明的另一个目的是本发明提供一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，该方法对现有航迹与飞行计划关联程序改动小，实施简单，判断条件严谨，且在各种场景下关联成功率高，关联错误率低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，该方法使用24BitAddress Code、SSR和Target ID三个要素，并根据24Bit Address Code、SSR和Target ID三个关联要素的特点，和两类自动化使用的自动关联方法，对存在下传数据和不存在下传数据两种情况使用不同的关联门限作为判断条件；

当不存在下传数据时，关联门限小于或等于SSR的权重即可；

当存在下传数据时，将门限值设置为不大于24Bit Address Code与SSR的权重之和或SSR与Target ID的权重之和即可。

进一步，对于老旧飞机不存在下传数据情况的门限值，设置为SSR的权重值即可。

更进一步，对于存在下传数据时的关联要素权重和门限值设置如下：

101、将24Bit Address Code、SSR和Target ID三个要素的权重值分别设置为X、Y和Z三个未知数，关联门限设置为T，

其中，X、Y、Z和T之间应具备以下不等式关系：

式（1）： X < T

式（2）： Y < T

式（3）： Z < T

式（4）： X + Y > Z

式（5）： Y + Z >X

式（6）： X + Y > = T

式（7）： Y + Z >= T

式（8）： X + Z < T

102、X、Y、Z和T均取满足条件的最小正整数；当Z取1时，根据式(1)~(8)的条件，枚举可得，X、Y和T可取的最小正整数分别为3、4、5。

更进一步，当航迹无下传数据能力时，关联权重可与SSR权重相同，即为4；存在下传数据和不存在下传数据时的关联门限分别为5和4。

本发明的有益效果在于：

本发明充分考虑了实际运行中航迹与飞行计划关联的各种情况，充分利用24BitAddress Code、SSR和Target ID三个关联要素各自的特点，对存在下传数据和不存在下传数据的情况分别采用两个关联门限，并计算出适用于两种情况下的门限值。

因此，本发明相对于现有技术具有关联成功率高、关联错误率低的优势。本发明适用于目前空管单位使用的自动化系统航迹与飞行计划自动关联的判断机制。

附图说明

图1 是本发明所实现的流程图。

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、完整的描述。

请参阅图1所示，为本发明所实现空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法的流程图。本发明的关联要素同样使用24Bit Address Code、SSR和Target ID三个要素，这是因为24Bit Address Code的优点是资源充足，具有全球唯一性，不需机组设置，而SSR的优点是，航空器起飞前必须取得空管分配的SSR值，因此不存在SSR为空的情况，且管制员在分配前会同时检查对应计划信息中的SSR值，因此SSR错用的概率也较低； Target ID同样依赖下传设备，并且存在部分机组不输或输错的情况，完整率和准确率无法保证。因此，将三者结合起来，能够对存在下传数据和不存在下传数据的情况分别采用两个关联门限，并计算出适用于两种情况下的门限值，从而关联成功率高、错误率低。

因此，本发明会根据24Bit Address Code、SSR和Target ID三个关联要素的特点，和两类自动化使用的自动关联方法，对存在下传数据和不存在下传数据两种情况使用不同的关联门限作为判断条件。

当不存在下传数据时，可以作为关联的要素只有SSR，即关联门限小于或等于SSR的权重即可。

当存在下传数据时，因24Bit Address Code存在错用的可能性、Target ID存在为空和错误的可能性，但两者同时出错的可能性极低。同时利用SSR不会为空的特点，将门限值设置为不大于24Bit Address Code与SSR的权重之和或SSR与Target ID的权重之和即可。

对于老旧飞机不存在下传数据情况的门限值，建议设置为SSR的权重值即可，但是为了兼顾存在下传数据情况时的各关联要素权重和门限值，取第二种情况下的SSR的门限值设置门限即可。下面重点讨论，存在下传数据时的关联要素权重和门限值设置。

为了确定24Bit Address Code、SSR和Target ID三个要素的权重和门限值，做如下简单计算。将24Bit Address Code、SSR和Target ID三个要素的权重值分别设置为X、Y和Z三个未知数，关联门限设置为T。为了确保该情况下的自动关联成功率高、准确率高，X、Y、Z和T之间应具备以下不等式关系：

式（1）： X < T

式（2）： Y < T

式（3）： Z < T

式（4）： X + Y > Z

式（5）： Y + Z >X

式（6）： X + Y > = T

式（7）： Y + Z >= T

式（8）： X + Z < T

式(1)~(3)逻辑关系是为了避免当其中任意一个要素匹配时直接关联，而不考虑另外两个要素，充分利用各要素的权重值，加强校验。式(4)、(5)是逻辑关系为了充分利用SSR不会为空的特点，每次的计算均包含SSR。式(6)~(7) 逻辑关系是可正常自动关联时，权重和与门限之间的关系。式(8)逻辑关系是为了避免只使用存在不确定性的24Bit AddressCode和Target ID完成关联。

满足式(1)~(8)的X、Y、Z和T的取值肯定不唯一，多种情况均满足条件，我们取其中一种即可，为了便于计算，X、Y、Z和T均取满足条件的最小正整数。当Z取1时，根据式(1)~(8)的条件，枚举可得，X、Y和T可取的最小正整数分别为3、4、5。即航迹具备下传数据能力时，24Bit Address Code权重为3、SSR权重为4、Target ID权重为1，关联门限为5。也可取X=1，计算方法相同，只是最终各要素权重取值不同罢了。

当航迹无下传数据能力时，关联权重可与SSR权重相同，即为4。因此，存在下传数据和不存在下传数据时的关联门限分别为5和4。

具体地说，流程为：

步骤1，获取航迹；

步骤2，判断是否存在下传的24Bit Address Code和Target ID信息；

步骤3，当不存在下传数据时，使用SSR作为唯一关联要素，关联门限小于或等于SSR的权重；

步骤4，进一步判断关联门限小于或等于SSR的权重（即门限2）；如果是，则关联成功，如果否，则无法进行自动关联，跳到手工关联；

步骤5，当存在下传数据时，使用24Bit Address Code和Target ID作为联合关联要素；

步骤6，判断门限值设置为不大于24Bit Address Code+SSR的权重≥门限1，或者Target ID+SSR≥门限1；如果是，则关联成功，如果否，则无法进行自动关联，跳到手工关联。

所以，本发明充分考虑了实际运行中航迹与飞行计划关联的各种情况，充分利用24Bit Address Code、SSR和Target ID三个关联要素各自的特点，对存在下传数据和不存在下传数据的情况分别采用两个关联门限，并计算出适用于两种情况下的门限值。

本发明相对于现有技术具有关联成功率高、关联错误率低。

本发明适用于目前空管单位使用的自动化系统航迹与飞行计划自动关联的判断机制。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，其特征在于：该方法使用24Bit Address Code、SSR和TargetID三个要素，并根据24Bit Address Code、SSR和TargetID三个关联要素的特点，和两类自动化使用的自动关联方法，对存在下传数据和不存在下传数据两种情况使用不同的关联门限作为判断条件；

当不存在下传数据时，关联门限小于或等于SSR的权重即可；

当存在下传数据时，将门限值设置为不大于24Bit Address Code与SSR的权重之和或SSR与TargetID的权重之和；

关联门限的流程为：

步骤1，获取航迹；

步骤2，判断是否存在下传的24Bit Address Code和TargetID信息；

步骤3，当不存在下传数据时，使用SSR作为唯一关联要素，关联门限小于或等于SSR的权重；

步骤4，进一步判断关联门限小于或等于SSR的权重；如果是，则关联成功，如果否，则无法进行自动关联，跳到手工关联；

步骤5，当存在下传数据时，使用24Bit Address Code和TargetID作为联合关联要素；

步骤6，判断门限值设置为不大于24Bit Address Code+SSR的权重≥门限1，或者TargetID+SSR≥门限1；如果是，则关联成功，如果否，则无法进行自动关联，跳到手工关联。

2.根据权利要求1所述的空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，其特征在于对于存在下传数据时的关联要素权重和门限值设置如下：

101、将24Bit Address Code、SSR和TargetID三个要素的权重值分别设置为X、Y和Z三个未知数，关联门限设置为T，

其中，X、Y、Z和T之间应具备以下不等式关系：

式(1)： X < T

式(2)： Y < T

式(3)： Z < T

式(4)： X + Y > Z

式(5)： Y + Z >X

式(6)： X + Y > ＝ T

式(7)： Y + Z >＝ T

式(8)： X + Z < T

102、X、Y、Z和T均取满足条件的最小正整数；当Z取1时，根据式(1)～(8)的条件，枚举可得，X、Y和T可取的最小正整数分别为3、4、5。

3.根据权利要求2所述的空管自动化系统航迹与飞行计划自动关联的方法，其特征在于当航迹无下传数据能力时，关联权重可与SSR权重相同，即为4；存在下传数据和不存在下传数据时的关联门限分别为5和4。