[发明专利]一种基于4D航迹的移动时隙航空管制方法

说明书

本发明公开了一种基于4D航迹的移动时隙航空管制方法，建立了移动时隙模型，运用现代计算机、网络技术和大数据处理等技术，把飞行管制工作中大量的计算、预测由计算机系统来实现，为塔台飞行管制员提供一个可视化的移动时隙模型，把以前依靠人为心算、目测判断、手工引导指挥的管制模式，变为面向全局(飞行全过程)、可视化的时隙分配管制模式。在军民航雷达管制系统中使用移动时隙管理方法，可极大降低飞行调配难度，减少人为因素带来的差错，提高管制自动化水平。

技术领域

本发明属于航空管制方法技术领域，涉及一种基于4D航迹的移动时隙航空管制方法。

背景技术

4D航迹是以空间和时间形式，对某一航空器在其航迹中的各点空间位置(经度、纬度、高度和时刻)的精确描述，是航空器经历的全部顺序点迹的四维空间坐标所形成的集合。基于航迹的运行(TBO--Trajectory based Operation)是指在4D航迹的航路点上使用“控制到达时间”，即控制航空器通过特定航路点的“时间窗”。

随着4D航迹预测技术的不断发展，各类航迹预测系统相继问世并成功进行了验证飞行试验。CTAS(Center-TRACON Automation System，进近管制自动化系统)是80年代中期，由美国航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)研究中心和美国管制员协会(National Air Traffic Controllers Associating,NATCA)联合研发管制自动化系统。系统在自由飞行体系中运行，核心技术是对航空器飞行轨迹的精确运算。其基本思路分三步：预测—验证—执行。

预测：主要依靠机载航迹预测工具(Experimental Flight Management System，EFMS)进行航迹预测，确定到达各个航路交叉点、关键检查点和着陆机场的时刻，并把这些数据发送到地面系统；

验证：地面系统把预测到的各个航空器运动轨迹进行比对，对航空器间的间隔距离、航空器间潜在冲突等因素进行逐一检测，并对冲突进行调整，给出调配方案；

执行：把调配方案发送到机载系统并执行。

现有的基于4D航迹的管制方式大多是通过一定的航迹预测算法，对航空器未来长时或者短时的运行航迹进行精确的预测，从而提前对其运行状态进行判断，实现对未来一段时间内航空器的运行航迹优化、调整飞行速度、运行冲突探测与解脱等操作，来实现航空器的无冲突运行，从而达到提高空域容量，减少航班延误的目的。这种基于现有空中飞行态势下的航空器运行轨迹的预测，预测过程复杂，运算量大，且存在太多不确定性，难以适应未来高动态、高密度、小间隔、大流量的复杂空域环境，使用价值不大。基于4D航迹的管制方式还处于研究阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于4D航迹的移动时隙航空管制方法，可极大地降低飞行调配难度，减少人为因素带来的差错，提高管制自动化水平。

本发明所采用的技术方案是，一种基于4D航迹的移动时隙航空管制方法，具体操作如下：

步骤1：采集航空器运动轨迹，确定航空器运动轨迹上飞行的速度模型；

步骤2：结合速度模型在航空器运动的航路航线上建立移动时隙模型；

步骤3：根据移动时隙模型获得移动时隙节点，采集各个航空器的实时飞行数据，根据实时飞行数据协调各航空器移动时隙节点，保证航空器顺利运行。

本发明的特点还在于，它构建了一个无冲突运行环境，可以基于所生成的移动时隙模型构建管制区域的管制策略，可以依据时隙节点资源情况制定飞行计划和申请起飞时隙，可以面向全局调配飞行冲突。