KR100983789B1 - Method and system for producing flight track - Google Patents

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신광호
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Abstract

PURPOSE: A method and system for producing a flight track are provided to extract accurate flight track by mutually compensating the flight data from a black box and a radar. CONSTITUTION: In a method and system for producing a flight track, a fright track reproduction system(320) using radar data supplies the correction data of flight position to a fright track reproduction system(310) using a black box data. The fright track reproduction system using a black box data supplies the position and posture of the flight.

Description

비행궤적 재현방법 및 재현시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING FLIGHT TRACK}Flight Trajectory Reproduction Method and Reproduction System {METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING FLIGHT TRACK}

본 발명은 비행궤적 재현기술에 관한 것으로서, 특히 레이더 데이터와 블랙박스(FDR) 데이터를 상호 보완함으로써 정밀한 비행궤적을 재현하는 비행궤적 재현방법 및 재현시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a flight trajectory reproduction technology, and more particularly, to a flight trajectory reproduction method and a reproduction system for reproducing a precise flight trajectory by complementing radar data and a black box (FDR) data.

일반적으로 항공기의 비행궤적은 항공기 자체에 장착되어 있는 블랙박스(FDR : Flight Data Recoder)의 데이터를 이용하여 재현하거나, 항공관제 시스템의 레이더 좌표 데이터를 이용하여 재현한다.In general, the flight trajectory of an aircraft is reproduced using data of a black box (FDR: Flight Data Recorder) mounted on the aircraft itself or by using radar coordinate data of an air traffic control system.

블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 방식은 추락지점과 같이 알고 있는 기준점으로부터 항공기의 속도를 시간에 대해 적분함으로써 항공기의 위치를 구하며, 여기서는 항공기의 자세데이터가 반영된다. 반면에 레이더 데이터를 이용하는 방식은 레이더위치를 기준점으로 하여 레이더위치로부터의 절대거리로 항공기의 위치를 구한다.In the method of reproducing the flight trajectory using the black box data, the position of the aircraft is obtained by integrating the speed of the aircraft with time from a known reference point such as a crash point, and the attitude data of the aircraft is reflected here. On the other hand, in the method using radar data, the position of the aircraft is obtained by the absolute distance from the radar position based on the radar position.

상술한 두 가지 방식은 각각 장점과 단점이 있다.The two methods described above have advantages and disadvantages, respectively.

블랙박스 데이터를 이용하는 방식은 데이터 자체에 절대 기준위치가 없기 때문에 적분을 할 때 초기위치와 자세를 수작업으로 일일이 입력해주어야 한다. 또한 블랙박스로부터 얻은 속도 및 자세데이터에는 약간씩 오차가 있을 수 있고, 이러한 오차가 적분 시에 누적됨으로써 빈번하게 왜곡된 비행궤적이 도출된다.Since black box data has no absolute reference position in the data itself, it is necessary to manually input the initial position and posture when integrating. In addition, there may be slight errors in the speed and attitude data obtained from the black box, and these errors accumulate at the time of integration, and thus frequently distorted flight trajectories are derived.

레이더 데이터를 이용하는 방식은 항공기의 절대위치를 알 수 있다는 장점은 있으나, 근본적으로 항공기 자세에 대한 정보가 없기 때문에 정밀한 비행경로의 추적이 어렵다는 문제점이 있다. 또한 노이즈의 영향을 받은 데이터나 저고도에서의 데이터는 잘못된 정보일 경우가 많고 이때는 정확한 비행경로를 도출할 수 없게 된다.The method using radar data has the advantage of knowing the absolute position of the aircraft, but there is a problem that it is difficult to precisely track the flight path since there is no information on the attitude of the aircraft. In addition, data affected by noise or data at low altitudes are often misinformation. At this time, accurate flight paths cannot be derived.

따라서 상술한 두 방식을 독립적으로 적용하여 항공기 비행궤적을 재현하고 그를 활용하여 정밀하게 사고분석을 하기에는 한계가 있었다. 이 두 가지 시스템의 장점을 상호 보완하여 정확한 비행궤적을 계산하고 가시적으로 보여줄 수 있는 시스템이 필요하다.
Therefore, there is a limit to reproduce the aircraft flight trajectory by applying the above two methods independently and to accurately analyze the accident by using the above method. Complementing the advantages of these two systems requires a system that can calculate and visually show accurate flight trajectories.

본 발명은 블랙박스로부터 얻은 항공기의 비행 데이터와 레이더로부터 얻은 항공기 비행데이터를 상호 보완함으로써 보다 더 정밀한 비행궤적을 도출할 수 있는 비행궤적 재현방법을 제공한다.The present invention provides a flight trajectory reproducing method that can derive a more precise flight trajectory by complementing the flight data of the aircraft obtained from the black box and the aircraft flight data obtained from the radar.

본 발명은 블랙박스로부터 얻은 항공기의 비행 데이터와 레이더로부터 얻은 항공기 비행데이터를 상호 보완함으로써 보다 더 정밀한 비행궤적을 도출할 수 있는 비행궤적 재현시스템을 제공한다.
The present invention provides a flight trajectory reproduction system that can derive a more accurate flight trajectory by complementing the flight data of the aircraft obtained from the black box and the aircraft flight data obtained from the radar.

본 발명은 항공기 비행에 관하여 블랙박스와 레이더로부터 각각 얻은 블랙박스 데이터와 레이더 데이터를 상호 보완하여 비행궤적을 재현하는 비행궤적 재현방법을 제공하며, 이 방법은: (1) 상기 레이더 데이터로부터 구한 시간에 따른 항공기 절대위치좌표와 상기 블랙박스 데이터에서 동일한 시간대의 데이터를 각각 선택하고, 상기 선택된 블랙박스 데이터로 1차 비행궤적으로 산출하는 단계; (2) 상기 1차 비행궤적의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값의 비율을 산출하는 단계; (3) 상기 비율만큼 상기 선택된 블랙박스 데이터를 스케일링한 후 스케일링된 블랙박스 데이터로 2차 비행궤적을 산출하는 단계; 및 (4) 상기 2차 비행궤적의 처음위치와 최종위치를 이은 선분과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치와 최종위치를 이은 선분의 사잇각만큼 상기 2차 비행궤적을 회전시켜서 3차 비행궤적을 구하는 단계;를 포함할 수 있다.The present invention provides a flight trajectory reproducing method for reproducing a flight trajectory by complementing the black box data and the radar data obtained from the black box and the radar with respect to the flight of the aircraft, which method includes: (1) time obtained from the radar data; Selecting data of the same time zone from the aircraft absolute position coordinates and the black box data according to the first position, and calculating the first flight trajectory using the selected black box data; (2) calculating a ratio of the distance value from the initial position to the final position of the primary flight trajectory and the distance value from the initial position to the final position of the absolute position coordinates of the aircraft; (3) calculating the second flight trajectory with scaled black box data after scaling the selected black box data by the ratio; And (4) obtaining a third flight trajectory by rotating the second flight trajectory by the angle between the line segment connecting the initial position and the final position of the secondary flight trajectory and the line segment connecting the initial position and the final position of the absolute position coordinates of the aircraft. It may include;

상기 단계 (1) 내지 단계 (4)를 반복적으로 수행하여 주어진 비행 데이터의 전체 비행궤적을 구하는 것일 수 있다.It may be to obtain the entire flight trajectory of the given flight data by repeatedly performing the steps (1) to (4).

상기 3차 비행궤적을 표시장치로 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include displaying the third flight trajectory on a display device.

본 발명은 또한 항공기 비행에 관하여 블랙박스와 레이더로부터 각각 얻은 블랙박스 데이터와 레이더 데이터를 상호 보완하여 비행궤적을 재현하는 비행궤적 재현시스템을 제공하며, 이 시스템은: (1) 상기 레이더 데이터로부터 구한 시간에 따른 항공기 절대위치좌표와 상기 블랙박스 데이터에서 동일한 시간대의 데이터를 각각 선택하고, 상기 선택된 블랙박스 데이터로 1차 비행궤적으로 산출하는 단계; (2) 상기 1차 비행궤적의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값의 비율을 산출하는 단계; (3) 상기 비율만큼 상기 선택된 블랙박스 데이터를 스케일링한 후 스케일링된 블랙박스 데이터로 2차 비행궤적을 산출하는 단계; 및 (4) 상기 2차 비행궤적의 처음위치와 최종위치를 이은 선분과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치와 최종위치를 이은 선분의 사잇각만큼 상기 2차 비행궤적을 회전시켜서 3차 비행궤적을 구하는 단계;를 포함하는 비행궤적 재현방법을 수행하는 어플리케이션이 설치된 컴퓨터를 포함할 수 있다.The present invention also provides a flight trajectory reproducing system for reproducing flight trajectories by complementing the black box data and the radar data obtained from the black box and the radar, respectively, with respect to aircraft flight, which system comprises: (1) Selecting data of the same time zone from the aircraft absolute position coordinates and the black box data according to time, and calculating the first flight trajectory using the selected black box data; (2) calculating a ratio of the distance value from the initial position to the final position of the primary flight trajectory and the distance value from the initial position to the final position of the absolute position coordinates of the aircraft; (3) calculating the second flight trajectory with scaled black box data after scaling the selected black box data by the ratio; And (4) obtaining a third flight trajectory by rotating the second flight trajectory by the angle between the line segment connecting the initial position and the final position of the secondary flight trajectory and the line segment connecting the initial position and the final position of the absolute position coordinates of the aircraft. It may include a computer on which an application for performing a flight trajectory reproduction method comprising a.

상기 컴퓨터는 디스플레이부를 포함하여 상기 디스플레이부로 상기 3차 비행궤적을 디스플레이할 수 있다.The computer may include a display unit to display the third flight trajectory on the display unit.

상기 컴퓨터는 다른 비행궤적 재현시스템과 데이터통신이 가능하도록 연결되는 통신부를 더 포함하고, 상기 3차 비행궤적을 포함하는 데이터를 상기 다른 비행궤적 재현시스템에 제공할 수 있다.The computer may further include a communication unit connected to the other flight trajectory reproduction system to enable data communication, and may provide data including the third flight trajectory to the other flight trajectory reproduction system.

상기 다른 비행궤적 재현시스템은, 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템이거나, 블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템일 수 있다.The other flight trajectory reproduction system may be a system for reproducing flight trajectories using radar data or a system for reproducing flight trajectories using black box data.

상기 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템에 제공되는 상기 3차 비행궤적을 포함하는 데이터는, 항공기 비행 자세데이터가 포함된 블랙박스 데이터일 수 있다.The data including the third flight trajectory provided to the system for reproducing the flight trajectory using the radar data may be black box data including aircraft flight attitude data.

상기 비행궤적 재현방법을 수행하기 위해, 상기 다른 비행궤적 시스템으로부터 블랙박스 데이터 또는 레이더 데이터를 제공받을 수 있다.
In order to perform the flight trajectory reproduction method, black box data or radar data may be provided from the other flight trajectory system.

본 발명을 통해, 항공기 블랙박스 데이터와 지상 항공관제 시스템인 관제 시스템 레이더 자료를 동시에, 그리고 상호보완적으로 이용하여 항공기 비행궤적을 재현함으로써 매우 정밀한 비행궤적이 얻어질 수 있다. 이렇게 정밀하게 얻어진 비행궤적을 블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템과 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템에 제공함으로써, 기존의 재현시스템들의 단점을 보완할 수 있다. 따라서 이렇게 얻어진 정밀한 비행궤적을 컴퓨터 그래픽 기술을 이용하여 모니터 화면상에 재현해 줌으로써 항공기 사고분석과 같은 항공기 비행궤적을 정밀하게 분석할 필요가 있는 업무에 매우 유용하게 활용할 수 있다.Through the present invention, a very precise flight trajectory can be obtained by reproducing the aircraft flight trajectory by simultaneously and complementarily using the aircraft black box data and the control system radar data as the ground air control system. By providing the precisely obtained flight trajectories to the system that reproduces the flight trajectories using the black box data and the system to reproduce the flight trajectories using the radar data, it is possible to compensate for the disadvantages of the existing reproduction systems. Therefore, the precise flight trajectories thus obtained are reproduced on the monitor screen using computer graphics technology, which can be very useful for tasks requiring precise analysis of aircraft flight trajectories such as aircraft accident analysis.

도 1a 내지 도 1c는 블랙박스로부터 얻은 항공기의 비행 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 블랙박스로부터 얻은 항공기 비행 데이터 샘플이고, 도 1b는 도 1a의 데이터를 이용하여 도출한 항공기의 비행궤적을 보여주는 도면이며, 도 1c는 도 1a의 데이터를 이용하여 도 1b의 비행궤적을 도출하는 방법의 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2c는 레이더로부터 얻은 항공기의 비행 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2a는 레이더로부터 얻은 항공기의 비행 데이터 샘플이고, 도 2b는 도 2a의 데이터를 이용하여 도출한 항공기의 비행궤적을 보여주는 도면이며, 도 2c는 도 2a의 데이터를 이용하여 도 2b의 비행궤적을 도출하는 방법의 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 항공기 비행궤적 재현시스템의 일례를 보여주는 도면으로서, 도 3a는 블럭도이고, 도 3b는 실제 시스템의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 항공기 비행궤적 재현방법의 일례를 보여주는 흐름도이다.1A to 1C are diagrams for explaining a general method of deriving a flight trajectory using flight data of an aircraft obtained from a black box, in which FIG. 1A is a sample of flight data obtained from a black box, and FIG. 1B is a view of FIG. FIG. 1C is a flowchart illustrating a flight trajectory of an aircraft derived using data, and FIG. 1C is a flowchart of a method of deriving the flight trajectory of FIG. 1B using the data of FIG. 1A.
2A to 2C are diagrams for explaining a general method of deriving a flight trajectory using flight data of an aircraft obtained from a radar, and FIG. 2A is a sample of flight data of an aircraft obtained from a radar, and FIG. 2B is data of FIG. 2A. 2C is a flowchart illustrating a method of deriving a flight trajectory of FIG. 2B using data of FIG. 2A.
3A and 3B show an example of an aircraft flight trajectory reproduction system according to the present invention. FIG. 3A is a block diagram, and FIG. 3B shows a configuration of an actual system.
4 is a flowchart showing an example of a method for reproducing an aircraft flight trajectory according to the present invention.

본 발명에 대하여 개략적으로 설명하면, 블랙박스로부터 얻은 데이터와 레이더로부터 얻은 데이터를 상호 보완하여 정밀한 비행궤적을 도출하는 방법 및 시스템이다. 블랙박스 데이터를 이용하여 다단계에 걸쳐서 비행궤적을 산출하되, 각 단계마다 레이더 데이터를 이용하여 보정을 행하고 난 뒤 재산출함으로써 보다 실제 비행에 가까운 비행궤적이 얻어질 수 있다.Briefly, the present invention is a method and system for deriving a precise flight trajectory by complementing data obtained from a black box and data obtained from a radar. The flight trajectory is calculated in multiple stages using the black box data, but after the correction is performed using the radar data in each stage, the flight trajectory closer to the actual flight can be obtained.

본 발명은 항공기 블랙박스 데이터와 항공 관제시스템의 레이더 데이터로부터 구한 좌표를 동시에 이용함으로써, 항공기의 비행궤적을 정확이 재현하여 사고 조사 등 항공기 비행궤적을 가시적으로 관찰할 필요가 있는 업무에 사용할 수 있다.By using the coordinates obtained from the aircraft black box data and the radar data of the air traffic control system at the same time, the present invention can accurately reproduce the flight trajectory of the aircraft and can be used for tasks requiring visual observation of the aircraft flight trajectory such as accident investigation. .

본 발명은 최초의 기준위치 설정, 스케일 보정, 및 방향 보정을 위하여 레이더 데이터를 이용하고, 실제적인 항공기 비행궤적은 블랙박스 데이터를 이용하여 산출한다. 따라서 본 발명은 매우 정밀한 항공기 비행궤적을 계산하여 가시적으로 보여줄 수 있는 재현시스템을 제공한다. 예를 들어, 본 발명에서 얻어지는 비행궤적을 항공기 블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템과 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템에 모두 제공하여 사용하게 함으로써 두 시스템이 동기화된 정밀한 비행궤적을 재현할 수 있다. 여기서 비행궤적의 재현은 컴퓨터 그래픽 기술을 사용하여 디스플레이하는 것이며, 항공기 사고분석 등을 위해 항공기 비행궤적을 가시화할 필요가 있는 업무에 활용할 수 있을 것이다.The present invention uses radar data for initial reference positioning, scale correction, and direction correction, and the actual aircraft flight trajectory is calculated using black box data. Accordingly, the present invention provides a reproducing system that can visually calculate and show a very precise aircraft flight trajectory. For example, the flight trajectory obtained in the present invention can be provided to both the system for reproducing the flight trajectory using the aircraft black box data and the system for reproducing the flight trajectory using the radar data so that the two systems can synchronize precisely. The trajectory can be reproduced. Here, the reproduction of the flight trajectory is displayed using computer graphic technology, and may be used for a task that needs to visualize the flight trajectory for the analysis of aircraft accidents.

본 발명에 방법 및 시스템에 대해 설명하기 전에, 각각 블랙박스 데이터와 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법에 대해서 설명한다.
Before describing the method and system in the present invention, a general method of deriving flight trajectories using black box data and radar data will be described.

<블랙박스 데이터를 이용한 비행궤적 도출><Derivation of flight trajectory using black box data>

항공기는 블랙박스(FDR: Flight Data Recoder)를 장착하고 있으며 이 장치는 항공기의 현재 속도, 자세를 포함한 항공기 비행정보, 엔진정보 등 80 여개가 넘는 정보를 시간정보와 함께 저장한다.The aircraft is equipped with a black box (FDR: Flight Data Recorder), which stores more than 80 pieces of information, including flight information and engine information, including the current speed and attitude of the aircraft, along with time information.

도 1a 내지 도 1c는 블랙박스로부터 얻은 항공기의 비행 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 블랙박스로부터 얻은 항공기 비행 데이터 샘플이며, 여기에서 데이터가 저장된 시간(101), 항공기 고도(102), 항공기 지표속도(Ground Speed; 103), 진북을 기준으로 한 기수(104), 항공기 자세 피치(Pitch; 105), 항공기 자세 롤(Roll; 106)에 값들이 보여진다.1A to 1C are diagrams for explaining a general method of deriving a flight trajectory using flight data of an aircraft obtained from a black box. FIG. 1A is a sample of flight flight data obtained from a black box, where time data is stored, aircraft altitude 102, aircraft ground speed 103, nose 104 relative to true north, aircraft Values are shown in Attitude Pitch 105 and Aircraft Attitude Roll 106.

도 1c는 도 1a의 블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 방법의 흐름도이다.FIG. 1C is a flowchart of a method of deriving a flight trajectory using the black box data of FIG. 1A.

도면을 참조하여 블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법을 설명하면, 먼저 항공기 블랙박스 데이터에서 항공기 속도와 자세정보를 읽어 들인다(단계 S101).Referring to the drawings, a general method of deriving a flight trajectory using black box data is described. First, the aircraft speed and attitude information are read from the aircraft black box data (step S101).

이어 단계 S102에서, 마지막으로 읽은 데이터를 위치좌표 원점(0,0,0)으로 하고 진북을 초기 방향으로 설정하여 속도를 시간에 대해 적분함으로써 거리를 계산한다.Subsequently, in step S102, the distance is calculated by integrating the velocity with respect to time by setting the last read data as the position coordinate origin (0,0,0) and setting true north in the initial direction.

단계 S103에서, 상기 위치좌표 원점을 수동으로 항공기 추락지점과 같이 미리 알고 있는 특정 지점으로 끌어다 일치시키고 방향을 수동으로 조종한다.In step S103, the position coordinate origin is manually dragged and matched to a predetermined point known in advance, such as an aircraft crash point, and the direction is manually controlled.

이미 알고 있는 두개의 지점에 비행궤적이 일치하지 않을 경우에는 비행궤적을 축소 또는 확대하는 스케일링 작업을 수행한다(단계 S104).If the flight trajectories do not coincide with two known points, a scaling operation for reducing or enlarging the flight trajectories is performed (step S104).

마지막으로, 단계 S105에서, 계산된 항공기의 3차원 공간좌표를 이용하여 비행궤적을 컴퓨터 그래픽 기술을 이용하여 가시화한다.Finally, in step S105, the flight trajectory is visualized using computer graphics technology using the calculated three-dimensional spatial coordinates of the aircraft.

도 1b는 상술한 과정을 통해 계산된 비행궤적(107)을 컴퓨터 그래픽 기술을 이용하여 현시한 것이며, 비행궤적을 따라가는 항공기(108)를 보여준다.FIG. 1B shows the flight trajectory 107 calculated through the above-described process using computer graphics technology, and shows the aircraft 108 following the flight trajectory.

그러나 이렇게 계산된 항공기의 위치정보는, 기준위치에 대한 상대적 위치와 비행자세에 대한 상대적 자세를 나타낼 뿐이며, 항공기가 실제로 비행한 절대 공간상의 위치를 계산할 수는 없다.However, the calculated position information of the aircraft only shows the relative position with respect to the reference position and the relative attitude with respect to the flight position, and cannot calculate the absolute spatial position where the aircraft actually flew.

따라서 지금까지는 항공기가 추락한 지점 또는 특정시간에서의 항공기의 위치를 알고 있는 경우에 그 지점을 기준점으로 삼아 항공기의 위치를 추정하였다. 그러나 이 경우에도 계산 오차가 누적될 경우 항공기의 최종위치는 실제 비행위치와 큰 오차를 나타낼 수밖에 없게 된다.Thus, until now, when the aircraft crashed or the aircraft's position at a certain time, the aircraft's position was estimated using that point as a reference point. However, even in this case, if the calculation error accumulates, the final position of the aircraft is bound to represent a large error from the actual flight position.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 항공관제 시스템에서 추출한 레이더 데이터를 보정 기준 데이터로써 이용한다. 본 발명의 비행궤적 재현방법에 레이더 데이터의 적용하는 과정을 설명하기에 앞서, 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법을 설명한다.
In order to solve this problem, the present invention uses radar data extracted from the air traffic control system as correction reference data. Before explaining the process of applying the radar data to the flight trajectory reproduction method of the present invention, a general method for deriving the flight trajectory using the radar data will be described.

<레이더 데이터를 이용한 비행궤적 도출><Derivation of flight trajectory using radar data>

도 2a 내지 도 2c는 항공관제시스템의 레이더로부터 얻은 항공기의 비행 데이터를 이용하여 비행궤적을 도출하는 일반적인 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 레이더로부터 얻은 항공기 비행 데이터 샘플이며, 여기서 데이터 저장시간(201), 항공기 위치 X 좌표(202), 항공기 위치 Y 좌표(203)가 보여진다.2A to 2C are diagrams for explaining a general method of deriving a flight trajectory using flight data of an aircraft obtained from a radar of an air traffic control system. FIG. 1A is a sample of aircraft flight data obtained from a radar, where data storage time 201, aircraft position X coordinate 202, and aircraft position Y coordinate 203 are shown.

이는 도 2c에 도시된 흐름도와 같은 과정을 통해 수행된다. 먼저 단계 S201에서, ACC(Air Control Center) 관제센터 또는 접근관제 시스템의 레이더 기준 원점좌표를 설정한다. 이는 위도 경도 좌표로서 통상 시스템에 의해 이미 확정되어 있을 수 있다. This is done through the same process as the flowchart shown in FIG. 2C. First, in step S201, a radar reference origin coordinate of an ACC (Air Control Center) control center or an access control system is set. This is the latitude and longitude coordinate that may already be established by the conventional system.

단계 S202에서, 레이더 기준원점으로부터의 상대좌표 X, Y 및 고도 좌표를 읽는다. 이는 방위값과 거리값으로 구할 수도 있다.In step S202, the relative coordinates X, Y and altitude coordinates from the radar reference origin are read. This can also be obtained from azimuth and distance values.

다음에, 기준 원점좌표에 대한 상대거리를 차감하여 지도상의 절대좌표로 변환함으로써, 항공기의 3차원 공간좌표를 계산한다. 이는 위경도 좌표 또는 기준 위경도 좌표에 대한 X, Y 좌표이다(단계 S203).Next, the three-dimensional spatial coordinates of the aircraft are calculated by subtracting the relative distance to the reference origin coordinates and converting them into absolute coordinates on the map. This is the X and Y coordinates for the latitude and longitude coordinates or the reference latitude and longitude coordinates (step S203).

단계 S204에서, 3차원 공간좌표를 이용하여 컴퓨터 그래픽 기술로 지도상에 비행궤적을 현시한다.In step S204, the flight trajectory is manifested on the map using computer graphics technology using three-dimensional spatial coordinates.

이러한 방식으로 얻어진 비행궤적이 도 2b에 재현되고 있다. 좌측 도면에서는 레이더 데이터를 이용하여 공역상을 운행하고 있는 다수 항공기의 비행궤적을 보여주며, 우측도면은 좌측도면의 부분을 확대하여 해당 비행궤적을 따라가는 항공기(204)를 보여준다. 특히, 우측도면의 도면부호 307은 레이더 데이터에 노이즈가 있을 때 비행궤적이 심하게 왜곡되는 현상을 잘 보여주고 있다.The flight trajectory obtained in this manner is reproduced in FIG. 2B. The left figure shows the flight trajectories of a plurality of aircrafts operating in the airspace using radar data, and the right figure shows an aircraft 204 following the corresponding flight trajectory by enlarging a portion of the left figure. In particular, reference numeral 307 in the right figure shows a severe distortion of the flight trajectory when there is noise in the radar data.

이와 같이, 항공관제 시스템은 실시간으로 레이더 데이터를 통해 일정한 시간 간격으로 항공기의 위치를 저장한다. 여기서 항공기의 위치는 레이더위치로부터의 상대거리 및 방위각 또는 X, Y 좌표로 표현된다. 이 좌표를 이용해서 항공기의 위치를 계산할 수 있으며, 이 위치는 항공기가 실제 비행위치가 된다. 그러나 이러한 데이터는 항공기 자세 정보를 가지고 있지 않기 때문에, 항공기의 비행자세는 전혀 알 수 없게 된다. 또한 데이터에 노이즈(오류 데이터)가 있는 경우가 흔하며, 특히 저 고도 비행에서는 매우 심한 노이즈가 발생하여 데이터를 신뢰할 수 없게 된다.As such, the air traffic control system stores the position of the aircraft at regular time intervals through radar data in real time. Here, the position of the aircraft is represented by the relative distance and azimuth from the radar position or X, Y coordinates. These coordinates can be used to calculate the aircraft's position, which is the aircraft's actual flight position. However, since these data do not have aircraft attitude information, the flight attitude of the aircraft is not known at all. It is also common for data to have noise (error data), especially at low altitudes, where very severe noise occurs, making the data unreliable.

<본 발명에 따른 비행궤적의 재현방법 및 재현시스템><Reproduction Method and Reproduction System of Flight Trajectory According to the Present Invention>

본 발명은 블랙박스로부터 얻어진 항공기의 비행 데이터를 이용하여 다단계에 걸쳐서 비행궤적을 계산하고, 그 다단계의 비행궤적 계산 과정에서 레이더로부터 얻은 항공기의 비행 데이터를 보정데이터로서 적용한다. 이는 양쪽 방법 및 시스템의 장점을 선택하는 것이기 때문에 매우 정밀하고 실질적인 비행궤적이 자동으로 얻어질 수 있다.The present invention calculates flight trajectories in multiple stages using flight data of an aircraft obtained from a black box, and applies flight data of the aircraft obtained from the radar as correction data in the multi-step flight trajectory calculation process. Since this is an advantage of both methods and systems, very precise and practical flight trajectories can be obtained automatically.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비행궤적 재현방법 및 재현시스템에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a preferred embodiment of the flight trajectory reproduction method and reproduction system according to the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 항공기 비행궤적 재현시스템의 일례를 보여주는 도면으로서, 도 3a는 블럭도이고, 도 3b는 실제 시스템의 구성을 나타낸다. 도 4는 본 발명에 따른 항공기 비행궤적 재현방법의 일례를 보여주는 흐름도이다.3A and 3B show an example of an aircraft flight trajectory reproduction system according to the present invention. FIG. 3A is a block diagram, and FIG. 3B shows a configuration of an actual system. 4 is a flowchart showing an example of a method for reproducing an aircraft flight trajectory according to the present invention.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 비행궤적 재현시스템의 바람직한 실시예는 데이터통신이 가능하게 연결된 블랙박스 데이터를 이용한 비행궤적 재현시스템(310; 이하 A시스템이라고 칭할 수 있다)과 레이더 데이터를 이용한 비행궤적 재현시스템(320; 이하, B시스템이라고 칭할 수 있다)을 포함한다. A 및 B 시스템(310 및 320)은 각각 주어진 항공기 비행 데이터를 처리하여 디스플레이할 수 있는 어플리케이션을 가진 컴퓨터를 포함하는 시스템일 수 있다. 특히, 본 발명의 비행궤적 시스템의 어플리케이션은 하기의 본 발명의 비행궤적 산출 방법을 수행할 수 있는 알고리즘을 포함한다.3A and 3B, a preferred embodiment of the flight trajectory reproduction system of the present invention is a flight trajectory reproduction system 310 (hereinafter referred to as A system) and radar data using black box data connected to enable data communication. It includes a flight trajectory reproduction system 320 (hereinafter referred to as B system). A and B systems 310 and 320 may each be a system including a computer having an application capable of processing and displaying a given aircraft flight data. In particular, the application of the flight trajectory system of the present invention includes an algorithm capable of performing the following flight trajectory calculation method of the present invention.

레이더 데이터를 이용한 비행궤적 재현시스템(320)이 항공기 위치 보정을 위한 기준 데이터를 블랙박스 데이터를 이용한 비행궤적 재현시스템(310)로 제공하고, 블랙박스 데이터를 이용한 비행궤적 재현시스템(310)은 레이더 데이터를 이용한 비행궤적 재현시스템(320)로 항공기 위치 및 자세에 대한 데이터를 제공한다.The flight trajectory reproduction system 320 using radar data provides reference data for aircraft position correction to the flight trajectory reproduction system 310 using the black box data, and the flight trajectory reproduction system 310 using the black box data is a radar. The flight trajectory reproduction system 320 using the data provides data on the position and attitude of the aircraft.

도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 시스템에서 비행궤적을 재현하는 방법을 구체적으로 설명한다.A method of reproducing a flight trajectory in the system of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4C.

먼저 본 발명의 비행궤적 재현방법은, 항공기 비행 데이터를 준비하는 과정(S100), 비행궤적을 산출하는 과정(S200), 및 산출된 비행궤적을 현시하는 과정(S300)으로 나눌 수 있다.First, the flight trajectory reproduction method of the present invention may be divided into a process of preparing aircraft flight data (S100), a process of calculating a flight trajectory (S200), and a process of expressing the calculated flight trajectory (S300).

항공기 비행 데이터를 준비하는 과정(S100)에서, B시스템(레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템; 320)은 관제시스템 레이더의 위치를 기준 원점좌표로 설정(단계 S121)하고, 레이더의 기준원점 좌표를 이용하여 항공기 상대위치좌표를 절대위치좌표로 변환한다(단계 S122). 이어 절대위치좌표와 함께 시간, 위도, 경도에 관한 데이터를 A시스템(블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템; 310)으로 제공한다(단계 S123).In the process of preparing the aircraft flight data (S100), the B system (system for reproducing the flight trajectory using radar data; 320) sets the position of the control system radar as the reference origin coordinate (step S121), and the radar reference The aircraft relative position coordinates are converted to absolute position coordinates using the origin coordinates (step S122). Subsequently, data on time, latitude, and longitude along with the absolute position coordinate are provided to the A system (the system reproducing the flight trajectory using the black box data; 310) (step S123).

A시스템은 블랙박스로부터 시간대에 따른 항공기 속도 및 자세데이터를 읽어 들이고(단계 S111), 이어 B시스템에서 제공받은 데이터를 저장한다(단계 S112). 계속하여 블랙박스 데이터와 B시스템으로부터 제공받은 데이터 각각에서 동일 시간대의 데이터를 선택한다(단계 S113). 동일 시간인지의 비교는 초단위까지 수행될 수 있다. 여기서 B시스템으로부터 제공되는 데이터는 시각, 절대좌표 X Y, 위도, 경도, 등의 값을 포함한다.System A reads the aircraft speed and attitude data according to the time zone from the black box (step S111), and then stores the data provided from system B (step S112). Subsequently, data of the same time zone is selected from each of the black box data and the data provided from the B system (step S113). The comparison of the same time may be performed up to the second unit. Here, the data provided from the B system includes values of time, world coordinates X Y, latitude, longitude, and the like.

다음에 A시스템에서 비행궤적을 산출하는 과정(S200)을 진행한다.Next, a process of calculating flight trajectories in system A is performed.

단계 S211에서, 선택된 블랙박스 데이터로 1차 비행궤적을 산출한다. 여기서는 선택된 블랙박스 데이터의 시작 데이터와 일치하는 지점, 즉 처음위치를 적분시점을 정하고, 자세데이터를 반영하여 속도를 시간에 대해 적분함으로써 공간좌표를 구하는 것이다. 여기서는 예를 들어 자세데이터 중에서 시간대에 따른 항공기 헤딩(heading) 값이 반영될 수 있다.In step S211, the primary flight trajectory is calculated using the selected black box data. In this case, the spatial coordinates are obtained by integrating the starting point of the selected black box data, that is, the initial position, and integrating the velocity over time by reflecting the attitude data. Here, for example, the heading value of the aircraft according to the time zone may be reflected in the attitude data.

단계 S212에서, 1차 비행궤적의 처음위치와 최종위치의 거리값과 B시스템으로부터 제공받은 절대위치좌표로부터 선택된 좌표값의 처음위치와 최종위치의 거리값의 비율을 계산한다. 단계 S213에서, 거리값 비율을 적용하여 선택된 블랙박스 데이터를 스케일링(축소 또는 확대)한다. 이는 블랙박스 데이터에 있을 수 있는 오차의 누적으로 인해 발생되는 차이에 대한 보정이다. 즉, 블랙박스 데이터에 오차가 전혀 없다면 동일 시간대의 양 데이터는 거리값이 같을 것이지만, 상술한 바와 같이 실제로는 블랙박스 데이터에 오차가 있기 마련이며, 이를 적분하게 되면 오차가 누적되게 된다. 이러한 오차누적으로 인한 왜곡을 비율로 계산하여 보정하는 것이다.In step S212, the ratio of the distance value between the initial position and the final position of the primary flight trajectory and the distance value between the initial position and the final position of the coordinate value selected from the absolute position coordinates provided from the B system is calculated. In step S213, the distance value ratio is applied to scale (reduce or enlarge) the selected black box data. This is a correction for the difference caused by the accumulation of possible errors in the black box data. That is, if there is no error in the black box data, both data of the same time zone will have the same distance value, but as described above, there is actually an error in the black box data, and when integrated, the error accumulates. The distortion due to this error accumulation is calculated and corrected as a ratio.

이어 스케일링된 블랙박스 데이터의 속도를 자세데이터를 반영하여 시간에 대해 적분함으로써 2차 비행궤적을 구한다(단계 S214).Subsequently, the second flight trajectory is obtained by integrating the velocity of the scaled black box data with respect to the attitude data over time (step S214).

선택된 절대위치좌표의 시작위치와 최종위치를 이은 선분과 2차 비행궤적의 처음위치와 최종위치를 이은 선분의 사잇각을 구한다(단계 S215).The angle between the line segment connecting the start position and the final position of the selected absolute position coordinate and the line segment connecting the initial position and the final position of the secondary flight trajectory is obtained (step S215).

단계 S216에서, 구해진 사잇각 만큼 2차 비행궤적을 회전시켜서 3차 비행궤적을 구한다. 이와 같이 2차 비행궤적의 선분과 절대위치좌표의 선분의 사잇각을 구하고 그 각만큼 2차 비행궤적을 회전시키는 것은, 비행궤적에 항공기의 롤(Roll) 값과 피치(pitch) 값을 반영하기 위한 것이다.In step S216, the third flight trajectory is obtained by rotating the second flight trajectory by the obtained angle. As described above, obtaining the angles between the line segments of the secondary flight trajectory and the line segments of the absolute position coordinates and rotating the secondary flight trajectories by the angles are used to reflect the roll value and the pitch value of the aircraft in the flight trajectory. will be.

다음에, 산출된 비행궤적을 현시하는 과정(S300)을 진행한다.Next, a process (S300) of expressing the calculated flight trajectory is performed.

A시스템은 구해진 3차 비행궤적을 항공기 자세데이터와 함께 B시스템으로 전송(단계 S311)하고, 또한 3차 비행궤적을 이용하여 항공기 비행궤적을 자체의 디스플레이부에 표시한다. B시스템은 A시스템으로부터 전송받은 3차 비행궤적과 자세데이터를 이용하여 자신의 비행궤적을 보정하고 보정된 항공기 비행궤적을 디스플레이한다. 여기에서 전송되는 데이터는, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 시각, 절대좌표 X Y, 위도, 경도, 롤(Roll), 피치(Pitch), 헤딩(Heading) 등의 값을 포함한다.The A system transmits the obtained third flight trajectory together with the aircraft attitude data to the B system (step S311), and also displays the aircraft flight trajectory on its display unit using the third flight trajectory. The system B corrects its flight trajectory using the 3rd flight trajectory and attitude data transmitted from the system A and displays the corrected flight trajectory. The data transmitted here includes values such as time, absolute coordinate X Y, latitude, longitude, roll, pitch, heading, and the like as shown in FIG. 4C.

또한 경우에 따라서는 1 차 내지 3차 비행궤적을 구하는 단계를 반복하여 주어진 비행데이터 전체에 대한 비행궤적을 구할 수 있다. 상술한 단계 S113에서 선택되는 데이터들이 제공된 데이터의 일부일 수도 있고 전부일 수도 있기 때문이다.In some cases, the steps for obtaining the first to third flight trajectories may be repeated to obtain flight trajectories for all of the given flight data. This is because the data selected in step S113 described above may be part or all of the provided data.

이상에서 설명한 본 발명의 비행궤적의 도출 및 재현은 기존의 각각 2개의 재현시스템을 활용하여 구현되었지만, 필요에 따라서는 하나의 시스템에서 블랙박스 데이터와 레이더 데이터를 이용하여 위의 과정을 수행할 수 있다. 물론 이 경우에는 시스템에 본 발명의 비행궤적 재현에 필요한 어플리케이션이 구비될 것이다. 이를테면 레이더 데이터로부터 항공기의 시간대에 따른 절대위치좌표를 구하고, 동일 시간대의 블랙박스 데이터와 절대위치좌표를 선택하며, 상술한 1차 내지 3차 비행궤적을 구하는 단계를 수행하는 것이다. 그리고 나서, 각각의 시스템에 구한 비행궤적과 필요한 비행데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템에는 구한 비행궤적 이외에 비행 자세데이터를 제공함으로써, 비행궤적의 현시에 비행자세를 포함시킬 수 있게 된다.
Although the above-described derivation and reproduction of the flight trajectory of the present invention has been implemented by using two existing reproduction systems, the above process may be performed using black box data and radar data in one system, if necessary. have. In this case, of course, the system will be equipped with the applications necessary for the reproduction of the flight trajectory of the present invention. For example, the absolute position coordinates according to the time zone of the aircraft are obtained from the radar data, the black box data and the absolute position coordinates of the same time zone are selected, and the above-described first to third flight trajectories are performed. Then, the flight trajectories and the necessary flight data obtained for each system can be provided. For example, in a system for reproducing flight trajectories using radar data, flight attitude data can be included in addition to the flight trajectory obtained to include flight posture in the manifestation of the flight trajectory.

Claims (9)

항공기 비행에 관하여 블랙박스와 레이더로부터 각각 얻은 블랙박스 데이터와 레이더 데이터를 상호 보완하여 비행궤적을 재현하는 비행궤적 재현방법으로서:
(1) 상기 레이더 데이터로부터 구한 시간에 따른 항공기 절대위치좌표와 상기 블랙박스 데이터에서 동일한 시간대의 데이터를 각각 선택하고, 상기 선택된 블랙박스 데이터로 1차 비행궤적으로 산출하는 단계;
(2) 상기 1차 비행궤적의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값의 비율을 산출하는 단계;
(3) 상기 비율만큼 상기 선택된 블랙박스 데이터를 스케일링한 후 스케일링된 블랙박스 데이터로 2차 비행궤적을 산출하는 단계; 및
(4) 상기 2차 비행궤적의 처음위치와 최종위치를 이은 선분과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치와 최종위치를 이은 선분의 사잇각만큼 상기 2차 비행궤적을 회전시켜서 3차 비행궤적을 구하는 단계;를 포함하는,
비행궤적 재현방법.
As a flight trajectory reproducing method to reproduce the flight trajectory by complementing the black box data and the radar data respectively obtained from the black box and the radar in respect of aircraft flight:
(1) selecting data of the same time zone from the absolute coordinates of the aircraft and the black box data according to the time obtained from the radar data, and calculating the first flight trajectory using the selected black box data;
(2) calculating a ratio of the distance value from the initial position to the final position of the primary flight trajectory and the distance value from the initial position to the final position of the absolute position coordinates of the aircraft;
(3) calculating the second flight trajectory with scaled black box data after scaling the selected black box data by the ratio; And
(4) obtaining a third flight trajectory by rotating the second flight trajectory by the angle of the line segment connecting the initial position and the final position of the secondary flight trajectory and the line segment connecting the initial position and the final position of the absolute position coordinates of the aircraft; Comprising;
How to reproduce flight trajectories.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 (1) 내지 단계 (4)를 반복적으로 수행하여 주어진 비행 데이터의 전체 비행궤적을 구하는 것인,
비행궤적 재현방법.
The method according to claim 1,
Iteratively performing the steps (1) to (4) to obtain the entire flight trajectory of the given flight data,
How to reproduce flight trajectories.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 3차 비행궤적을 표시장치로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는,
비행궤적 재현방법.
The method according to claim 1 or 2,
The method may further include displaying the third flight trajectory on a display device.
How to reproduce flight trajectories.
항공기 비행에 관하여 블랙박스와 레이더로부터 각각 얻은 블랙박스 데이터와 레이더 데이터를 상호 보완하여 비행궤적을 재현하는 비행궤적 재현시스템으로서:
(1) 상기 레이더 데이터로부터 구한 시간에 따른 항공기 절대위치좌표와 상기 블랙박스 데이터에서 동일한 시간대의 데이터를 각각 선택하고, 상기 선택된 블랙박스 데이터로 1차 비행궤적으로 산출하는 단계; (2) 상기 1차 비행궤적의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치에서 최종위치까지의 거리값의 비율을 산출하는 단계; (3) 상기 비율만큼 상기 선택된 블랙박스 데이터를 스케일링한 후 스케일링된 블랙박스 데이터로 2차 비행궤적을 산출하는 단계; 및 (4) 상기 2차 비행궤적의 처음위치와 최종위치를 이은 선분과 상기 항공기 절대위치좌표의 처음위치와 최종위치를 이은 선분의 사잇각만큼 상기 2차 비행궤적을 회전시켜서 3차 비행궤적을 구하는 단계;를 포함하는 비행궤적 재현방법을 수행하는 어플리케이션이 설치된 컴퓨터를 포함하는,
비행궤적 재현시스템.
As a flight trajectory reproducing system that reproduces flight trajectories by complementing the black box data and the radar data obtained from the black box and the radar, respectively, regarding aircraft flight:
(1) selecting data of the same time zone from the absolute coordinates of the aircraft and the black box data according to the time obtained from the radar data, and calculating the first flight trajectory using the selected black box data; (2) calculating a ratio of the distance value from the initial position to the final position of the primary flight trajectory and the distance value from the initial position to the final position of the absolute position coordinates of the aircraft; (3) calculating the second flight trajectory with scaled black box data after scaling the selected black box data by the ratio; And (4) obtaining a third flight trajectory by rotating the second flight trajectory by the angle between the line segment connecting the initial position and the final position of the secondary flight trajectory and the line segment connecting the initial position and the final position of the absolute position coordinates of the aircraft. Including a computer, the application is installed to perform the flight trajectory reproduction method, including;
Flight trajectory reproduction system.
청구항 4에 있어서,
상기 컴퓨터는 디스플레이부를 포함하여 상기 디스플레이부로 상기 3차 비행궤적을 디스플레이하는 것인,
비행궤적 재현시스템.
The method according to claim 4,
The computer is to display the third flight trajectory to the display unit, including a display unit,
Flight trajectory reproduction system.
청구항 4에 있어서,
상기 컴퓨터는 다른 비행궤적 재현시스템과 데이터통신이 가능하도록 연결되는 통신부를 더 포함하고,
상기 3차 비행궤적을 포함하는 데이터를 상기 다른 비행궤적 재현시스템에 제공하는,
비행궤적 재현시스템.
The method according to claim 4,
The computer further includes a communication unit connected to the other flight trajectory reproduction system to enable data communication,
Providing data including the third flight trajectory to the other flight trajectory reproducing system,
Flight trajectory reproduction system.
청구항 6에 있어서,
상기 다른 비행궤적 재현시스템은, 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템이거나, 블랙박스 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템인,
비행궤적 재현시스템.
The method of claim 6,
The other flight trajectory reproduction system is a system for reproducing flight trajectories using radar data or a system for reproducing flight trajectories using black box data.
Flight trajectory reproduction system.
청구항 7에 있어서,
상기 레이더 데이터를 이용하여 비행궤적을 재현하는 시스템에 제공되는 상기 3차 비행궤적을 포함하는 데이터는, 항공기 비행 자세데이터가 포함된 블랙박스 데이터인,
비행궤적 재현시스템.
The method according to claim 7,
The data including the third flight trajectory provided to the system for reproducing the flight trajectory using the radar data is black box data including aircraft flight attitude data.
Flight trajectory reproduction system.
청구항 7에 있어서,
상기 비행궤적 재현방법을 수행하기 위해, 상기 다른 비행궤적 시스템으로부터 블랙박스 데이터 또는 레이더 데이터를 제공받는,
비행궤적 재현시스템.The method according to claim 7,
In order to perform the flight trajectory reproduction method, black box data or radar data is provided from the other flight trajectory system,
Flight trajectory reproduction system.
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