[发明专利]一种基于指定高度限制的航空器飞行高度剖面计算方法

说明书

本发明提供了一种基于指定高度限制的航空器飞行高度剖面计算方法，获取航班飞行计划、空域扇区结构和高度限制；分析限制点的高度与其前一航段飞行高度的关系，确定是否存在高低扇区转变；若不存在，依次计算当前高度飞行到指定高度所需的最小水平距离、高度限制点到其所属扇区进入边界的距离，在计算高度剖面时通过两个距离的关系决定改变高度和平飞的先后顺序；若存在，基于上述处理逻辑，考虑高度限制点与目的机场的距离，当两者距离小于设定参数，在计算高度剖面过程中优先下降到指定高度，再保持平飞。本发明方法充分考虑了空管运行的规则和实际情况，能够提高预战术阶段飞行航迹预测经过扇区的准确性，为精准的扇区流量预测提供技术支持。

技术领域

本发明属于空中交通管理领域，特别涉及一种基于指定高度限制的航空器飞行高度剖面计算方法。

背景技术

随着航空运输量的持续增加，空中交通精细化运行与管理的需求愈发迫切。在交通流密集空域内仍然采用基于飞行计划结合基于经验的间隔调配逐渐不能满足空管运行的需要。为此国际民航界提出将基于四维航迹运行作为未来空中交通运行的新理念，它以航空器飞行全生命周期的四维航迹为中心，空管部门、航空公司、航空器、机场之间共享、协商和管理动态航迹，实现飞行与管制之间的协同决策。这也对空管系统的4D航迹预测能力提出了更高的要求。

精确的4D飞行航迹是空中交通管理系统诸多决策支持工具得以高效使用的基础，可用于空中交通流量预测与管理的各个阶段以及进行飞行冲突探测、飞机进港排序、辅助管制指挥等，提高空域资源利用率。4D飞行航迹包括：水平飞行航迹、高度剖面和速度剖面，出于计算方便，通常将这三个剖面独立处理，并最终进行整合。目前系统中常用的4D航迹预测方法是采用基于航班飞行计划和航空器性能模型相结合的方式进行计算的。在该方法中，高度剖面通常相对简单，即航空器爬升到巡航高度，然后平飞到下降顶点，再下降到目的机场。巡航高度使用飞行计划中的高度或者历史经验高度，并考虑空管发布的运行限制、管制移交协议等高度限制，导致预测的高度剖面与实际有较大偏差，进而会影响速度剖面和飞行时间的计算。特别是流量预测过程中，由于高空扇区和低空扇区可能分属于不同的管制单位，高度剖面的偏差将导致扇区流量预测的不准确，影响流量管理策略的制定，导致整体运行效率的降低。目前，尚缺少一种充分考虑空管运行实际和高度限制的高度剖面准确计算方法，以支撑精确4D航迹的预测。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是针对空管系统向以4D航迹为核心的精细化运行发展需求，从准确预测航空器4D飞行航迹的角度出发，研究和发明一种基于指定高度限制的航空器飞行高度剖面计算方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于指定高度限制的航空器飞行高度剖面计算方法，包括如下步骤：

步骤1：获取飞行计划、空域扇区结构、进离场程序、航路点的高度限制等基础信息；

步骤2：根据离场程序计算起飞机场到第一个航路点的高度剖面，并更新航迹起始点为第一个航路点；

步骤3：从航迹起始点开始向后找到下一个高度限制点，计算航迹起始点到该高度限制点前一个扇区进入边界的高度剖面，并更新航迹起始点；

步骤4：通过航迹起始点的飞行高度、限制点指定高度和空域扇区结构之间的关系，判断航班是否由高空扇区向低空扇区转换；

步骤5：根据步骤4的判断结果，确定平飞和爬升或下降过程的先后顺序：

步骤5-1：当不存在由高空扇区向低空扇区转换情况时，根据所需爬升或下降距离和扇区边界的关系，确定平飞和爬升或下降过程的先后顺序；