[发明专利]用于确定机场的跑道配置的系统和方法

说明书

用于确定机场的跑道配置的系统和方法。该方法包括：检索(210)所记录的包括机场处的飞机位置(216)的实例的监视数据(214)；在机场的一条或更多条跑道(102)的各端(310a,310b)处确定(220)多个三维监视单元(302)；计算(230)各个监视单元(302)内的飞机位置(216)的计数；以及基于针对跑道(102)的监视单元(302)计算的计数来确定(240)各条跑道(102)的当前配置。所预测的机场的跑道配置可用于更新飞机的飞行计划以减少总飞行持续时间并使燃料消耗最小化。

技术领域

本公开包括在航空电子领域中，并且涉及用于确定机场跑道的配置的方法以及用于更新和改进飞机飞行计划的方法。

背景技术

了解机场的跑道配置被认为是提供准确服务和预测以便于航空公司高效运营的关键信息。预测出发机场和目的地机场的跑道配置对飞机的飞行性能有直接影响，从而允许恰当规划总飞行持续时间和执行飞行所需的燃料。

尽管一些机场更新并向航空公司发布跑道配置信息，但许多其它机场并非如此。对不报告此信息的机场的现有解决方案需要对到达和出发航班的轨迹进行几何建模，以寻找各条跑道的可能配置。这种方法具有高计算成本并且需要航班降落，从而无法应用于例如飞行期间的实时检测。

因此，需要提供一种克服现有缺点的确定当前跑道配置的计算上高效的方法。

发明内容

本公开涉及一种用于确定机场的跑道配置并基于所确定的跑道配置更新飞机飞行计划的系统、计算机实现的方法和计算机程序产品。

用于确定跑道配置的方法采用基于数据驱动的预测算法，其仅基于自动飞机监视报告和已知机场布局来识别机场跑道配置。该方法不依赖于飞机轨迹的几何计算来推断机场的跑道配置；相反，该方法仅仅使用航站区的监视数据。

该方法包括数据收集步骤，其中获得飞机位置(例如，由ADS-B(自动相关监视-广播)、二级雷达或者机场处可用的任何其它数据源报告)。该方法还包括定义以机场为中心的3D网格并对一段时间内网格的各个监视单元中的飞机的位置报告的数量进行计数。可在迭代处理中改进用于数据驱动处理的监视单元的大小和数量以及3D网格的选择。

本公开的方法允许通过预测机场跑道配置来改进飞行规划，从而提供对真实飞行时间和所需燃料的更好估计。本公开应用机器学习方法来确定出发机场和目的地机场二者的跑道配置。目标是一旦知道机场的配置，就使接近机场和从机场起飞以及向/从登机口滑行的燃料消耗最小化。通过知道跑道配置，可准确估计燃料使用。该方法使用这样的模型，其中也可利用受控训练数据集在迭代处理中优化实际滑行距离。

本公开的第一方面涉及一种用于确定机场的跑道配置的方法。该方法包括：检索所记录的包括机场处的飞机位置的实例的监视数据；在机场的至少一条跑道的各端处确定多个三维监视单元；计算各个监视单元内的飞机位置的计数；以及基于针对跑道的监视单元计算的计数来确定各条跑道的当前配置。

确定监视单元的步骤可包括以下步骤：检索关于机场跑道的空间布置的信息；在机场上定义三维网格，该网格由一组网格单元形成；以及从网格单元当中选择监视单元。

确定各条跑道的当前跑道配置的步骤可包括基于多个训练监视数据集的预先训练，所述训练监视数据集包括对应跑道的多个所有可用配置的实例，其中，各个监视数据集可对应于不同的时间段。

在与监督学习方法对应的实施方式中，使用机器学习算法来执行训练，其中，向该机器学习算法供应了加入至训练监视数据集中的已知跑道配置。

在与无监督学习方法对应的另一实施方式中，这样执行训练：针对各个监视数据集计算各个监视单元内的飞机位置的计数；指示各条跑道的可用配置的数量；并且针对各条跑道，对与跑道关联的监视单元的计数进行聚类，以获得与各个可用配置对应的聚类。