本發(fā)明屬于空中交通管理，具體涉及一種基于航跡運(yùn)行的進(jìn)港航班建議落地順序決策方法。

背景技術(shù)：

1、民航運(yùn)行環(huán)境具有復(fù)雜性高、時(shí)變性強(qiáng)的特點(diǎn)，航班的進(jìn)港管理決策始終處于不斷更新，不斷適應(yīng)的迭代過(guò)程中。國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)的技術(shù)方法及應(yīng)用系統(tǒng)主要偏重于對(duì)進(jìn)港航班降落時(shí)間的管理、航班延誤分配方法的研究，缺少基于航跡位置、高度、速度和航向?qū)德漤樞驕?zhǔn)確性提升的研究。

2、中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n?2023110682487，名稱為“一種基于航跡運(yùn)行的無(wú)沖突航班時(shí)隙分配方法”中公開了基于航跡預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)生成航班到達(dá)時(shí)間和輔助決策建議，并上傳航空器，在收到機(jī)組下發(fā)的決定后，再次根據(jù)航跡預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算到達(dá)時(shí)間和輔助決策建議，保持與機(jī)組持續(xù)協(xié)商。該專利申請(qǐng)適用于航跡按照預(yù)定軌跡運(yùn)行情況的時(shí)隙分配，但是在偏航情況分配的時(shí)隙很不準(zhǔn)確、安排的落地順序也不準(zhǔn)確，需要與機(jī)組多次協(xié)調(diào)更改時(shí)隙和順序，給機(jī)組新增工作負(fù)荷。

3、目前，進(jìn)港航班的現(xiàn)有排序方法采用航路點(diǎn)的預(yù)測(cè)過(guò)點(diǎn)時(shí)間決策進(jìn)港航班的落地順序，在惡劣天氣或者軍事活動(dòng)等特殊情況下，航班實(shí)際飛行軌跡與預(yù)測(cè)軌跡有較大偏差，航路點(diǎn)的預(yù)測(cè)過(guò)點(diǎn)時(shí)間無(wú)法精確更新；只有在航班的飛行軌跡重新返回到預(yù)測(cè)航路，預(yù)測(cè)過(guò)點(diǎn)時(shí)間才會(huì)更新準(zhǔn)確，這導(dǎo)致偏航期間航路點(diǎn)預(yù)測(cè)時(shí)間存在的偏差影響進(jìn)港航班建議落地順序的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于航跡運(yùn)行的進(jìn)港航班建議落地順序決策方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)港航班建議落地順序不準(zhǔn)確的問題。本發(fā)明通過(guò)圖形定位法和夾角定位法修正航班待飛行的航路起始點(diǎn)，修正待飛行距離的計(jì)算結(jié)果，提升建議落地順序的準(zhǔn)確性；通過(guò)距離變化閾值抑制航班順序的跳變，提升建議落地順序的穩(wěn)定性。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的一種基于航跡運(yùn)行的進(jìn)港航班建議落地順序決策方法，步驟如下：

4、1)為航班分配降落跑道、進(jìn)場(chǎng)程序及進(jìn)近程序，構(gòu)成完整的計(jì)劃航路；

5、2)解析綜合航跡信息，標(biāo)識(shí)計(jì)劃航路中已飛過(guò)的航路點(diǎn)；

6、3)確定航班待飛行的起始航路點(diǎn)begpnt；

7、4)確定航班待飛行的結(jié)束航路點(diǎn)endpnt；

8、5)計(jì)算航班從起始航路點(diǎn)begpnt到結(jié)束航路點(diǎn)endpnt之間待飛行航路的平面投影總距離；

9、6)比較所有航班通過(guò)步驟5)計(jì)算得到的平面投影總距離大小，以決策航班落地順序。

10、進(jìn)一步地，所述步驟1)具體包括如下步驟：

11、11)分配降落跑道：空中交通管理自動(dòng)化系統(tǒng)從民航統(tǒng)一飛行計(jì)劃系統(tǒng)中獲取航班計(jì)劃，進(jìn)港管理模塊為進(jìn)入終端區(qū)空域降落的航班提供進(jìn)港服務(wù)，安排建議的降落順序；根據(jù)機(jī)場(chǎng)跑道的起降運(yùn)行模式、航空器機(jī)型為航班匹配降落跑道；當(dāng)匹配出多條跑道可降落時(shí)，根據(jù)就近分配跑道、空中飛行時(shí)長(zhǎng)最短、地面滑行時(shí)長(zhǎng)最短的運(yùn)行策略優(yōu)選跑道；分配的降落跑道組成計(jì)劃航路的最后一個(gè)航路點(diǎn)；

12、12)分配進(jìn)場(chǎng)程序、進(jìn)近程序：進(jìn)港管理模塊根據(jù)空域進(jìn)場(chǎng)航線的航路結(jié)構(gòu)、航空器機(jī)載設(shè)備的進(jìn)近能力、航空器機(jī)型為進(jìn)港航班匹配進(jìn)場(chǎng)程序和進(jìn)近程序；將進(jìn)場(chǎng)程序和進(jìn)近程序的組成航路點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)成計(jì)劃航路的一部分，與降落跑道一起構(gòu)成完整的終端區(qū)空域計(jì)劃航路。

13、進(jìn)一步地，所述步驟2)具體包括如下步驟：

14、21)解析綜合航跡信息：獲取航管雷達(dá)數(shù)據(jù)、廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視數(shù)據(jù)(ads-b)及多點(diǎn)定位數(shù)據(jù)三類雷達(dá)監(jiān)視源數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、多元數(shù)據(jù)融合，解析航跡信息以獲取航跡經(jīng)緯度、高度、速度和航向；

15、22)標(biāo)識(shí)計(jì)劃航路中已飛過(guò)的航路點(diǎn)：實(shí)時(shí)比較航跡經(jīng)緯度與計(jì)劃航路點(diǎn)經(jīng)緯度的偏差是否在允許范圍內(nèi)，若偏差在允許范圍內(nèi)且航跡航向與計(jì)劃航路航向的偏差也在允許范圍內(nèi)，則標(biāo)識(shí)航班飛過(guò)航路點(diǎn)；若偏差不在允許范圍內(nèi)，則不做標(biāo)識(shí)；若航跡航向與計(jì)劃航路航向的偏差不在允許范圍內(nèi)，則不做標(biāo)識(shí)。

16、進(jìn)一步地，所述步驟3)具體包括如下步驟：

17、31)基于航路點(diǎn)標(biāo)識(shí)初步判斷起始航路點(diǎn)：將最后一個(gè)標(biāo)識(shí)過(guò)的已飛過(guò)的航路點(diǎn)后的第一個(gè)航路點(diǎn)作為起始航路點(diǎn)；

18、32)修正偏航航班的起始航路點(diǎn)：按計(jì)劃航路飛行的航班采用步驟31)中確定的起始航路點(diǎn)，偏航飛行的航班則通過(guò)圖形定位法確定起始航路點(diǎn)，具體如下：

19、遍歷計(jì)劃航路的所有航路點(diǎn)，找到最后一個(gè)已飛過(guò)的航路點(diǎn)及后續(xù)所有未飛過(guò)的航路點(diǎn)，依次將相鄰的兩個(gè)航路點(diǎn)構(gòu)成多個(gè)有向線段；

20、以有向線段為矩形中位線，向外擴(kuò)展以有向線段長(zhǎng)為長(zhǎng)、2*vsp(可變的系統(tǒng)參數(shù))為寬的矩形，再以線段的兩個(gè)端點(diǎn)為圓心向兩側(cè)擴(kuò)展半徑為vsp的半圓，矩形和半圓構(gòu)成了復(fù)合曲線圖形；

21、將航跡的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)，通過(guò)數(shù)學(xué)方法求解航跡是否在復(fù)合曲線圖形內(nèi)，判斷結(jié)果為以下情況之一：

22、321)航跡不在任何矩形內(nèi)，則進(jìn)入步驟33)；

23、322)航跡在矩形內(nèi)，且航跡投影在有向線段的兩個(gè)端點(diǎn)之間，則選擇有向線段的終點(diǎn)為起始航路點(diǎn)，進(jìn)入步驟4)；

24、323)航跡在矩形內(nèi)，且航跡投影在有向線段的反向延長(zhǎng)線上，選擇有向線段的起點(diǎn)為起始航路點(diǎn)，進(jìn)入步驟4)；

25、324)航跡在矩形內(nèi)，且投影在有向線段的正向延長(zhǎng)線上，選擇有向線段終點(diǎn)的后一航路點(diǎn)為航班起始航路點(diǎn)，進(jìn)入步驟4)；

26、325)航跡在多個(gè)矩形內(nèi)，則選擇航路點(diǎn)最靠近跑道的航段外擴(kuò)復(fù)合曲線圖形按照步驟322)、步驟323)、步驟324)中的方法確定航班的起始航路點(diǎn)，進(jìn)入步驟4)；

27、33)采用夾角定位法進(jìn)一步確認(rèn)起始航路點(diǎn)，具體為：

28、331)遍歷所有未飛過(guò)的計(jì)劃航路點(diǎn)，得到距離航跡最近的計(jì)劃航路點(diǎn)nearpnt；

29、332)以航跡為起點(diǎn)、計(jì)劃航路點(diǎn)nearpnt為終點(diǎn)構(gòu)成有向線段1，以計(jì)劃航路點(diǎn)nearpnt為起點(diǎn)、其后計(jì)劃航路點(diǎn)為終點(diǎn)構(gòu)成有向線段2，計(jì)算有向線段1與有向線段2的夾角，如果夾角為鈍角，則選擇計(jì)劃航路點(diǎn)nearpnt的后一航路點(diǎn)為起始航路點(diǎn)；否則，選擇計(jì)劃航路點(diǎn)nearpnt為航班起始航路點(diǎn)。

30、進(jìn)一步地，所述步驟4)具體包括如下步驟：

31、41)查找計(jì)劃航路中的結(jié)束進(jìn)近定位點(diǎn)，作為結(jié)束航路點(diǎn)endpnt：如果計(jì)劃航路中無(wú)結(jié)束進(jìn)近定位點(diǎn)，則進(jìn)入步驟42)；如果計(jì)劃航路中有結(jié)束進(jìn)近定位點(diǎn)，則進(jìn)入步驟5)；

32、42)查找計(jì)劃航路中的中間進(jìn)近定位點(diǎn)，作為結(jié)束航路點(diǎn)endpnt：如果計(jì)劃航路中無(wú)中間進(jìn)近定位點(diǎn)，則進(jìn)入步驟43)；如果計(jì)劃航路中有中間進(jìn)近定位點(diǎn)，則進(jìn)入步驟5)；

33、43)選擇計(jì)劃航路中降落跑道前面的相鄰航路點(diǎn)，作為結(jié)束航路點(diǎn)endpnt。

34、進(jìn)一步地，所述步驟5)具體包括如下步驟：

35、51)計(jì)算待飛行航段的水平距離distance1：遍歷計(jì)劃航路的所有航路點(diǎn)，計(jì)算起始航路點(diǎn)begpnt到結(jié)束航路點(diǎn)endpnt之間所有航段的水平距離distance1，如下：

36、

37、其中，begno表示起始航路點(diǎn)begpnt在計(jì)劃航路點(diǎn)中的序號(hào)；endno表示結(jié)束航路點(diǎn)endpnt的序號(hào)；distance(pnti,pnti+1)表示兩個(gè)相鄰航路點(diǎn)構(gòu)成航段的水平距離，其計(jì)算方法是將航路點(diǎn)經(jīng)緯度轉(zhuǎn)成坐標(biāo)，再計(jì)算兩點(diǎn)之間的直線距離；

38、52)將航班的高度差轉(zhuǎn)為垂直距離distance2：兩個(gè)航班的高度差大于一個(gè)高度層時(shí)，將高度差轉(zhuǎn)成垂直距離distance2，轉(zhuǎn)換公式如下：

39、distance2＝|heightm-heightn|*parameterhd

40、其中，heightm、heightn表示待決策排序順序的兩個(gè)航班的航跡高度，parameterhd表示高度差轉(zhuǎn)距離的轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換后的垂直距離distance2疊加到高高度航班的距離；

41、53)將航班的速度差轉(zhuǎn)為追趕距離distance3：兩個(gè)航班的速度差大于閾值時(shí)，將速度差轉(zhuǎn)成追趕距離distance3，轉(zhuǎn)換公式如下：

42、distance3＝|speedm-speedn|*parametersd

43、其中，speedm、speedn表示待決策排序順序的兩航班的航跡速度，parametersd表示速度差轉(zhuǎn)距離的轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換后的追趕距離distance3疊加到小速度航班的距離；

44、54)計(jì)算平面投影總距離distance，如下：

45、

46、其中，weightj表示距離的權(quán)重，已對(duì)準(zhǔn)跑道飛過(guò)結(jié)束航路點(diǎn)endpnt的航班取weight1＝0，表示完全通過(guò)航跡高度、速度決策落地順序。

47、進(jìn)一步地，所述步驟6)包括如下步驟：

48、61)未飛過(guò)結(jié)束航路點(diǎn)endpnt的航班按照平面投影總距離大小安排落地順序，具體為：平面投影總距離小的航班安排先落地，平面投影總距離大的安排后落地，平面投影總距離相等的航班按照航跡高度低的先落地，航跡高度高的后落地；兩個(gè)航班的平面投影總距離差大于距離變化閾值時(shí)，改變航班的落地順序，否則保持原有的落地順序；

49、62)已飛過(guò)結(jié)束航路點(diǎn)endpnt的航班按照航跡高度安排落地順序，具體為：航跡高度低的航班安排先落地，航跡高度高的航班安排后落地，航跡高度相同的航班按照飛行速度小的安排先落地，飛行速度大的安排后落地。

50、本發(fā)明的有益效果：

51、本發(fā)明采用圖形定位法和夾角定位法確定航班待飛行的起始航路點(diǎn)，提升了偏航航班計(jì)算的準(zhǔn)確性。在計(jì)算航班的平面投影總距離時(shí)，區(qū)別航跡位置采用差異化的權(quán)重值計(jì)算距離，區(qū)別高度、速度采用差異化的權(quán)重值計(jì)算距離，實(shí)現(xiàn)了靈活調(diào)整影響因素的方法。采用距離變化閾值抑制航班落地順序的變化，提升落地順序的穩(wěn)定性。