[发明专利]一种基于模式匹配的终端区进场飞行时间预测方法

摘要

本发明涉及一种基于模式匹配的终端区进场飞行时间预测方法，计算机系统包括一个运行在客户端的终端区进场飞行时间预测子系统，终端区进场飞行时间预测子系统包括进场航迹分段模块和进场航迹匹配模块；进场航迹分段模块是根据终端区各航班的历史航迹数据对各条航迹数据进行分段处理，进场航迹匹配模块是基于历史航迹的分段结果，寻找与当前航迹最相似的航迹段，并依据该历史航迹段信息实现对当前航迹飞行时间的预测；其优点是，在机场航迹分段和航迹匹配的基础上，能够快速、有效的实现终端区进场飞行时间预测，从而辅助相关人员科学、合理的把握进场航空器的飞行态势，及时有效地采取空中交通管理措施，保障空中交通的安全、高效运行。

主权项

一种基于模式匹配的终端区进场飞行时间预测方法，通过计算机系统辅助实现，所述计算机系统主要由客户端/服务器（C/S）模式构成，计算机系统包括空域导航数据库、仿真驱动子系统、终端区结构建模子系统、航班计划子系统和显示与交互子系统，其特征在于，计算机系统中还包括一个运行在客户端的终端区进场飞行时间预测子系统，所述终端区进场飞行时间预测子系统用作终端区进场飞行时间预测方法的实现平台；终端区进场飞行时间预测子系统包括进场航迹分段模块和进场航迹匹配模块；其中：所述进场航迹分段模块是根据终端区各航班的历史航迹数据{(X_i,Y_i,Z_i,V_i,T_i,H_i)} 对各条航迹数据进行分段处理，i=1，2，…，p，其中，(X_i,Y_i,Z_i)为各航迹点三维坐标，V_i为该点地速，T_i为过点时刻，H_i为飞机航向，p为航迹点个数；处理过程包括：1）确定某条航迹进入终端区点、起始进近定位点和最后进近定位点的序号，并设起始进近定位点为第k个点；2）对该航迹上第1个点至第k个点，根据水平斜率进行分段线性拟合，设线性拟合后将航迹点分为m组，即m个直线段；3）对上述m个航迹组，分别计算其与标称航迹偏离情况，对每个航迹组中各航迹点，根据X_i或Y_i的值进行插值，得到标称航迹上对应的或值，分别计算该航迹点与标称航迹上点的偏离程度，即或，以及该组航迹点平均偏离、最大偏离及最小偏离值；4）根据航迹偏离情况，判断该段航迹状态，若最大/最小偏离值都在一定范围内，则认为该段航迹在标称航迹上，否则判断出其在标称航迹左侧/右侧；然后根据航迹偏离值变化情况，判断航迹变化趋势；5）将飞行状态相同的相邻航迹段进行合并，所谓合并即是：根据飞机向左/右偏离标称航迹，以及飞机相对于标称航迹的飞行趋势，即靠近、远离、平行来描述飞机水平飞行状态，最终得到该条航迹分段，以及各段航迹的状态；所述进场航迹匹配模块是基于历史航迹的分段结果，寻找与当前航迹最相似的航迹段，并依据该历史航迹段信息实现对当前航迹飞行时间的预测；处理过程包括：1）当飞机进入终端区时，根据飞机进入终端区点的位置、飞行高度、速度和航向，寻找最相似航迹段进行匹配，将该航迹段飞行时间和状态作为初始预测飞行时间和飞行状态；2）每隔1分钟时间读取前1分钟内航迹点数据，对总航迹进行更新，并进行分段线性拟合，从而实现航迹分段；3）然后根据预测航迹状态与实际航迹状态的比较，判断是否需要重新查找匹配航迹；航迹匹配方法为从航迹状态相同或接近的历史航迹段中，寻找与当前航迹位置偏离、高度、速度和航向偏离最小的航迹段，作为匹配航迹段；4）由于航班飞行无后效性，即后续飞行认为只取决于当前状态，因此根据匹配航迹段及匹配航迹后续信息，对进场飞行时间进行预测；