[发明专利]一种基于所需到达时间的航空器四维航迹优化方法

说明书

本发明公开了一种基于所需到达时间的航空器四维航迹优化方法，属于空中航行器交通控制系统的技术领域。该方法，创建链表结构的航路数据并设置灵活三边的范围限制，构建四维航迹计算的四个基本模型并依据航迹生成流程对航空器的到达时间、调度范围进行预测，基于该方法的系统与进场管理系统交互数据，利用进场管理系统的冲突探测与调度排序功能得到航空器的所需到达时间，由所需到达时间对航空器的水平轨迹、垂直剖面分别进行优化，在进场管理系统中显示航迹优化结果。本发明能够在合理范围内为航空器规划符合到达时间要求的四维航迹，为管制员提供决策辅助和解决方法。

技术领域

本发明公开了一种基于所需到达时间的航空器四维航迹优化方法，涉及空中交通管制自动化与智能化、空中交通管制决策支持工具，属于空中航行器交通控制系统的技术领域。

背景技术

四维航迹的管理体现在对航空器航迹的生成、预测和优化上。当前研究更多集中在航迹的初始生成、预测方面以及如何提升它们的精度。准确的航迹初始生成和预测能为管制员提供良好的态势感知，但对于诸如进场管理系统提出的调度方案却无法提供有效的解决方法。航迹优化即是一种带有目标的航迹生成，以航迹初始生成和预测为基础，并将进场管理系统的调度方案作为优化目标，在满足运行规则的前提下为航空器制定四维航迹。

目前，有部分航迹优化研究是基于到达时间的，然而，其侧重点主要是机载航迹，这样带来的问题其一是机载设备缺少全空域的气象、航班等信息，优化结果顾此失彼；其二是机载优化使得空域管理者空中交通管制员丧失了信息与管制的主动性。申请号为201710474250的发明申请公开了一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，根据管理辅助决策系统获得的航路点所需到达时间，对初始的四维航迹进行拆分与组合确定飞行员的操作时机进而确定管制指令点及管制方式，提高管制准确性，减轻负荷，然而，该申请从预添加航路中选择水平航路优化得到的航迹单一，管制指令点及管制方式不灵活，存在调度能力弱的缺陷。

本申请旨在提出一种对航空器的水平轨迹、垂直剖面分别进行优化的四维航迹优化方法。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于所需到达时间的航空器四维航迹优化方法，其以准确的四维航迹预测为基础，通过与管制自动化系统的信息交互，为进场航空器规划符合时间要求的四维航迹，解决了从预添加航路中选择水平航路优化得到的航迹单一进而导致管制不灵活的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种基于所需到达时间的航空器四维航迹优化方法，包括如下步骤：

步骤1，分析机场终端区进场航路特征，创建链表结构的航路数据，设置灵活三边的范围限制；

步骤2，构建计算四维航迹的四个基本模型：气象模型、质点模型、性能模型、意图模型；

步骤3，依据航迹生成流程，运用步骤2中的四个基本模型对航空器的到达时间、调度范围进行预测；

步骤4，基于本发明的系统与进场管理系统实现数据交互，利用进场管理系统冲突探测与调度排序功能得到航空器的所需到达时间；

步骤5，根据步骤4中的所需到达时间对航空器的水平轨迹、垂直剖面分别进行优化；

步骤6，在管制自动化系统中显示航迹优化结果，为管制员提供决策辅助。

上述步骤1的具体实现方法如下：

步骤1a，分析机场终端区的标准进离场航路和历史雷达轨迹，规划实际运行中航空器的可用航路；

步骤1b，将步骤1a中出现的所有航路点视作链表结点，每一结点代表一个航路点，结点属性中记录航路点的代码、经纬度、高度/速度限制、特殊飞行限制；