[发明专利]一种从航空器三维位置序列提取航迹巡航段的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空器三维位置序列的数据处理方法，特别是一种从航空器三维位置序列提取航迹巡航段的方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，航空运输量不断增长，使现有空中交通管理体制和技术难以满足发展需求。为了促进空中交通的持续发展，改善已有管理体制，解决空域拥塞等限制空管发展的瓶颈，国际民航组织正在不断地引入空中交通运行新概念和新技术。

借鉴国际上高效的高度层分配方案和高精度导航技术应用，我国已经成功实施了缩小垂直间隔(Reduced Vertical Separation Minimum，以下简称RVSM)，并开始研究并提出在我国部分地区干线航路利用区域导航技术(Regional Navigation，以下简称RNAV)划设平行航路的技术方案及实施建议。然而，空中交通运行新概念和新技术的引入必然会对现有空域产生不可预知的影响。为了实现对已有新概念、新技术引入前后空域的运行安全进行仿真评估与分析，必须基于表征空中交通运行状况的航班数据对航空器的动态飞行过程进行复现和空域风险评估分析计算。

飞机完成起飞阶段进入预定航线后的飞行状态称为巡航，是整个飞行过程中的重要阶段，该阶段对于航空器高度保持性能的监控与评估，对于航路阶段空域安全性和导航性能的评价起到重要作用，因此在航空器飞行过程中进行航迹巡航段的提取有重要意义。

目前，我国在空中交通运行新概念、新技术应用下的动态飞行过程复现和空域风险评估分析等领域处于起步阶段，基于航班飞行流数据、航空器三维位置序列数据的航迹巡航段提取方法还是空白，然而航空器巡航阶段的数据以及飞行流所呈现的特性是进行其他分析的基础和前提。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种对航空器三维位置序列的分析和处理，并能有效的从航迹中去除航空器的爬升、下降及转弯阶段，提取真实的航迹巡航段的从航空器三维位置序列提取航迹巡航段的方法。

本发明的技术方案是：这种从航空器三维位置序列提取航迹巡航段的方法，包括以下步骤：(1)读取航空器气压高度数据及记录该数据的时间；(2)结合我国空域高度层分配方案，利用不同时刻的航空器气压高度数据，分析计算航空器当前飞行所在高度层；(3)对计算得到的每一段同高度层的航空器气压高度数据逐一进行时间上相邻的三点的气压高度数据比较，裁剪掉平飞片段中航空器气压高度的升高和降低的片段序列，得到航空器巡航段的平飞片段序列，其中每一平飞片段序列中包含了该平飞片段的起始、终止时间以及所包含的航迹各点的时间和气压高度信息；(4)读取航空器的GPS经纬度数据及记录该数据的时间；(5)顺序读取GPS经纬度序列数据，通过逐一进行时间上相邻十点的经纬度数据的相关性，剔除GPS经纬度序列中的跳变点，并将GPS经纬度序列数据截取成直飞片段序列，然后通过对每个直飞片段序列进行二分基础上的相关性计算和比较，裁剪掉直飞片段序列中存在的航空器转弯片段序列，得到航空器巡航段的直飞片段序列，其中每一直飞片段序列中包含了该直飞片段的起始、终止时间以及所包含的航迹各点的时间和经纬度数据；(6)结合步骤(3)和步骤(5)中得到的平飞片段序列和直飞片段序列，求解其在时间上的交集，去除求解交集以后持续时间较短的序列，并在持续时间满足要求的序列中对采样率较低的气压高度数据进行差值，实现航迹巡航段的提取。

该方法实现了对航空器三维位置序列的分析和处理，并能有效的从航迹中去除航空器的爬升、下降及转弯阶段，提取真实的航迹巡航段。其填补现有技术的空白，为飞行流特性分析、动态飞行过程复现、空域风险评估等提供航空器巡航段飞行信息。

附图说明

图1为本发明的航空器当前飞行高度层计算方法流程图；

图2为本发明的航空器平飞片段求解流程图；

图3为本发明的初步生成航迹点平飞片段序列方法流程图；

图4为本发明的裁剪并得到航迹点最终平飞片段序列方法流程图；

图5为本发明的航空器直飞片段求解流程图；

图6为本发明的直飞片段求解前去除航迹跳变点预处理方法流程图；

图7为本发明的初步生成航迹点直飞片段序列方法流程图；

图8为本发明的裁剪并得到航迹点最终直飞片段序列方法流程图；

图9为本发明的融合直飞平飞片段提取最终的航迹巡航段方法流程图；

图10为本发明的从航空器三维位置序列提取航迹巡航段的方法的总体流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。