[发明专利]航空器4D轨迹预测方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种航空器4D轨迹预测方法及装置，包括：根据CFL和XFL定义并计算STL、MTL及LTL；在航空器飞行过程中，判断是否存在下降点；若存在，则在第一飞行过程中，预测航空器经过各个航路点的过点高度和过点时间；若不存在，则在第二飞行过程中，预测航空器经过各个航路点的过点高度和过点时间；其中，在第一飞行过程或第二飞行过程中，若航空器沿途经过的航路点设置有APL，则对APL进行动态修正。实施本发明实施例，在传统技术使用航班RFL的基础上，增加使用CFL、XFL和APL这三种高度数据，来预测计算航空器经过后续各个航路点的过点高度和过点时间，从而提高了4D轨迹模型计算精度。

技术领域

本发明涉及空中交通管制技术领域，具体涉及一种航空器4D轨迹预测方法及装置。

背景技术

空中交通管制自动化系统(Air Traffic Control System以下简称ATC系统)是供空中交通管制员实时掌握空中飞行态势、实施空中交通管制的最重要技术工具。

ATC系统根据航班的飞行路线、机型、天气等基本属性，通过4D轨迹计算(4DTrajectory Prediction)预测航空器经过飞行路线沿途各个航路点的位置、高度、时间、速度，从而得到航空器的4D轨迹模型。

ATC系统根据航班的4D轨迹模型，实现航班状态管理、推算航班将经过哪些管制扇区、计算航班下一个即将进入的扇区等功能。

传统技术：

传统技术通过为航班建立基本飞行剖面，根据航班的领航飞行计划报文中申报的巡航飞行高度层RFL(Requested Flight Level)，并结合欧控(EUROCONTROL)实验中心提供常见飞机的飞行性能数据库BADA(Base of Aircraft Data)获取航空器在各个高度层的典型飞行速度，在此基础上对航空器的4D轨迹进行预测。传统4D轨迹预测技术方案如下：

(1)水平方向上航空器的位置变化严格按照航空器航路的飞行路线飞行，并根据航空器的机型，由BADA数据获取对应机型的典型速度，通过典型速度计算航空器未来经过航路点的过点时间。

(2)垂直方向上航空器的高度变化由爬升、巡航平飞和下降三个阶段构成，首先从起飞机场爬升至巡航高度；后在巡航高度平飞，保持高度不变；最后由目的机场逆推航空器下降点，由下降点开始下降至目的机场。其中，航空器的爬升、下降速率同样根据航空器的机型由BADA数据获取对应典型上升下降速度，算法建立飞行过程的模型高度剖面如图1所示。

其中，基本飞行剖面的计算逻辑是：航空器从起飞机场开始连续爬升，直至爬升高度到RFL后保持平飞，并在距目的机场一定距离时开始连续下降。ATC系统根据该基本飞行剖面计算航班经过各个航路点的过点高度、过点时间。

传统技术具备以下缺点：

预测的航班经过后续各个航路点的过点高度不准确，有的时候甚至和航班的真实飞行情况偏差很大。

导致上述缺点的原因是：

传统4D轨迹预测技术在计算航空器在短期内的飞行趋势时，仅考虑了RFL，当距离目的机场在一定距离外时，认为航空器当前应始终向RFL靠拢，如果航空器当前飞行高度低于/高于RFL，就应该爬升/下降至RFL。传统4D轨迹预测技术没有考虑以下3类数据：

(1)管制员向飞行员实时下达的指令飞行高度(Cleared Flight Level简称CFL)；

(2)管制员当前为航班设置的(或者通过AIDC电报设置的、或管制员手动进行EST操作指定的)交出飞行高度(Exit Flight Level简称XFL)；

(3)管制员提前在系统参数中(如条件航路)指定的、或电报中指定的航班过某个或某几个航路点的过点高度，即指定过点高度(Assign Pass Level简称APL)。