[发明专利]一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及终端区监视技术领域，尤其涉及一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测方法和系统。

背景技术

终端区是一个涵盖较大范围的中低空空域，甚至几个中心城市，此空间内地理环境复杂。终端区内随着航班流量的增加，飞行密度变大，为了应对这些问题，需要缩小管制间隔，并提高航线飞行的导航精度。因此为了确保飞行安全，需要实时监测终端区航线的安全容限。终端区航线的安全容限是指：进场、离场等运行的碰撞风险满足要求飞行碰撞风险时所允许的实际飞行航迹距航线中心线的最大偏差范围，也就是进离场飞行的安全边界。

传统计算航线安全容限的方法采用精密导航技术(Required Navigation Performance，RNP)的概念，即根据飞机的导航性能RNP-X飞行航线，即95％的时间飞机能够飞行在航线中心线两侧±X海里的空间范围内，在RNP RNAV(Area Navigation)中将2X作为安全容限，飞机导航系统必须确保飞机99.999％的飞行时间保持在这个安全容限内。但是这种方法只考虑了飞机个体自身导航性能设定的容限，未考虑与终端区内其他飞机的关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测方法和系统，实现终端区航线安全容限的监测，保证飞机在终端区的复杂情况下的安全飞行。

本发明提供的一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测方法，包括如下步骤：

根据广播式自动相关监视(ADS-B)观测数据建立侧向和垂向航迹偏差分布模型；

根据航迹偏差，基于碰撞风险模型计算飞行碰撞风险；

在给定飞行碰撞风险的情况下，根据航线上飞机的飞行状态，利用飞行碰撞风险与侧向和垂向安全间隔的单调性，迭代求出与假设平行航线的距离，即最大允许的飞机航迹偏差范围。

本发明还提供了一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测系统，包括：

数据预处理模块，用于对接收到的观测数据进行航迹信息提取，从原始的信号中筛选出航班号、经度、纬度、高度、速度等关键信息；

航迹偏差建模模块，利用提取到的航迹信息进行侧向和垂向航迹偏差的动态统计与分布函数的偏差概率建模；

航迹安全容限评估模块，用于航迹侧向和垂向重叠概率求解、航迹碰撞风险建模和航线安全容限评估。

本发明提供的一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测方法和系统，根据ADS-B观测数据建立侧向和垂向航迹偏差分布模型，进行分布函数偏差的计算，利用碰撞风险模型进行重叠概率的求解和碰撞风险的分析，最后逆向求解出满足要求飞行碰撞风险的安全容限，实现对终端区航线安全容限的监测，能够有效降低复杂的终端区环境下的碰撞风险，提高空中交通管制运行的安全水平和空域容量。

本发明基于空域内碰撞风险模型来计算航线安全容限，既考虑飞机的导航性能，又考虑飞机之间的相互关系，因此更符合实际应用。空中交通管制人员根据飞行安全边界的大小，可以动态地调整终端区飞行密度，提高终端区利用率，实现对终端区空域资源灵活高效的使用。

附图说明

图1为侧向和垂向偏差示意图；

图2为飞机模型示意图；

图3为飞机碰撞模板示意图；

图4为迭代算法求解流程图；

图5为本发明提供的安全容限检测方法流程图；

图6为本发明基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测系统实施例的结构图。

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。

终端区航线的安全容限是指：进场、离场等运行的碰撞风险满足要求飞行碰撞风险时所允许的实际飞行航迹距航线中心线的最大偏差范围。进离场动态安全容限的监视是密集终端区飞行空域安全的重要保障手段。空中交通管制人员根据飞行安全边界的大小，可以动态地调整终端区飞行密度，提高终端区利用率。

本发明利用碰撞风险模型解决终端区在复杂情况下安全容限监测的问题，提出一种基于碰撞风险模型的终端区航线安全容限监测方法，保证飞行安全，提高终端区空域利用率，如图5所示流程图，具体步骤如下：

步骤101，根据广播式自动相关监视(ADS-B)观测数据建立侧向和垂向航迹偏差分布模型。