飞行器进入保护区方法及系统、管理飞行器方法及系统与流程

本发明涉及空中交通管制领域，尤其涉及一种飞行器进入保护区方法及系统、管理飞行器方法及系统。

背景技术：

目前，跑道入侵是造成民航事故的主要因素之一，据美国民航方面统计，从2004年到2006年，飞机安全事故中有30％由跑道入侵引起，且从2013到2016年，发生跑道入侵事件的数量以每年约10％的速度上升。在中国，2016年10月11日上海虹桥发生跑道入侵事件，仅过两年，2018年11月13日上海浦东机场再次发生跑道入侵事件。

按照现有的机场管理模式，飞行器进入跑道保护区由塔台管制员负责，即塔台管制员侦听和监测飞行器进入跑道的请求，目测判断跑道保护区的占用情况，综合跑道保护区占用情况及进入请求受理情况调度飞行器依次进入和离开跑道保护区，从而保证飞行器有序运行。

当前塔台管制模式下，随着机场规模扩大和机场交通量的增加，飞机、车辆和人员进入跑道的请求经常性地大量并发产生，使得管制员始终处于高负荷的工作状态下，加上时常出现的不利天气、鸟击事件和航空管制等因素，管制员忙中出错在所难免，上海虹桥机场的“10.11”跑道入侵事件即由管制员遗忘飞机动态引起。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种飞行器进入保护区方法及系统、管理飞行器方法及系统，以防止跑道入侵事件的发生。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种飞行器进入保护区方法，包括：利用卫星定位系统判断飞行器是否在管制区范围内；当所述飞行器在所述管制区范围内且需要进入保护区时，向塔台发送进入请求；当获取到准入命令时，控制所述飞行器进入所述保护区。

进一步地，还包括：当获取到等待指令时，控制所述飞行器复飞和盘旋等待准入指令。

进一步地，还包括：当所述飞行器不在所述管制区范围内或不需要进入保护区时，控制所述飞行器继续飞行。

进一步地，还包括：当所述飞行器离开所述保护区后，向所述塔台发送驶离报告。

根据本发明的另一个方面，提供一种塔台管理飞行器进入保护区方法，包括：获取飞行器发送的进入请求并存入进入请求队列末尾，所述进入请求是利用卫星定位系统判断飞行器在管制区范围内，且所述飞行器需要进入保护区时发送的；判断所述飞行器是否符合保护区进入条件；当所述飞行器符合所述保护区进入条件时，向所述飞行器发送准入指令。

进一步地，所述判断所述飞行器是否符合保护区进入条件步骤包括：检查所述保护区占用状态和所述保护区是否处于锁闭状态；检查飞行器进入请求是否位于请求队列首位。

进一步地，还包括：当所述飞行器不符合所述保护区进入条件时，不向所述飞行器发送指令。

进一步地，还包括：当所述飞行器符合所述保护区进入条件时，在向所述飞行器发送准入指令之前将所述保护区置为锁闭状态。

进一步地，所述保护区进入条件包括：保护区锁闭情况和进入请求的优先级。

进一步地，所述优先级包括：低优先级和高优先级；所述低优先级为主动请求进入所述保护区的飞行器发出的进入请求；所述高优先级为出现通信故障或需要迫降的飞行器发出的进入请求。

根据本发明的又一方面，提供一种飞行器进入保护区系统，包括：定位模块，用于利用卫星定位系统判断飞行器是否在管制区范围内；信息发送模块，用于当所述飞行器在所述管制区范围内且需要进入保护区时，向塔台发送进入请求；控制模块，用于当获取到准入命令时，控制所述飞行器进入所述保护区。

进一步地，所述控制模块还用于当获取到等待指令时，控制所述飞行器复飞和盘旋等待准入指令。

进一步地，所述控制模块还用于当所述飞行器不在所述管制区范围内或不需要进入保护区时，控制所述飞行器继续飞行。

进一步地，所述信息发送模块还用于当所述飞行器离开所述保护区后，向所述塔台发送驶离报告。

根据本发明的又一方面，提供一种塔台管理飞行器进入保护区系统，包括：信息采集模块，用于获取飞行器发送的进入请求并存入进入请求队列末尾，所述进入请求是利用卫星定位系统判断飞行器在管制区范围内，且所述飞行器需要进入保护区时发送的；判断模块，用于判断所述飞行器是否符合保护区进入条件；信息发送模块，用于当所述飞行器符合所述保护区进入条件时，向所述飞行器发送准入指令。

进一步地，所述判断模块包括：保护区检测模块，用于检查检测所述保护区占用状态和所述保护区是否处于锁闭状态；列表检测模块，用于检测飞行器进入请求是否位于请求队列首位。

进一步地，信息发送模块还用于当所述飞行器不符合所述保护区进入条件时，不向所述飞行器发送指令。

进一步地，还包括：锁闭模块，用于当所述飞行器符合所述保护区进入条件时，在向所述飞行器发送准入指令之前将所述保护区置为锁闭状态。

进一步地，所述保护区进入条件包括：保护区锁闭情况和进入请求的优先级。

进一步地，所述优先级包括：低优先级和高优先级；所述低优先级为主动请求进入所述保护区的飞行器发出的进入请求；所述高优先级为出现通信故障或需要迫降的飞行器发出的进入请求。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明通过优化飞行器进入保护区的程序，通过使用卫星定位系统使得判断是否处于管制区范围更加准确快捷，并且可以使传统的人工完成的工作通过自动化完成，减少了由于忙中出错导致保护区入侵事件发生的几率，防止保护区处于锁闭状态时未接到准入许可的飞行器进入保护区，避免保护区内碰撞事故发生，提高了飞行器跑道运行的安全性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的飞行器进入保护区方法流程图；

图2是根据本发明第一实施方式的另一方面的塔台管理飞行器进入保护区方法流程图；

图3是根据本发明一可选实施方式的飞行器跑道入侵防御方法应用示意图；

图4是根据本发明一可选实施方式的飞机进入跑道保护区的处理流程图；

图5是根据本发明一可选实施方式的飞机在各个位置跑道保护区的占用和锁闭状态示意图；

图6是根据本发明一可选实施方式的自动化塔台管制系统架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，在本发明实施例的第一方面，提供了一种飞行器进入保护区方法，包括：

s1：利用卫星定位系统判断飞行器是否在管制区范围内；

s2：当飞行器在管制区范围内且需要进入保护区时，向塔台发送进入请求；可选的，还包括：当飞行器不在管制区范围内或不需要进入保护区时，控制飞行器继续飞行。

s3：当获取到准入命令时，控制飞行器进入保护区。

可选的，还包括：当获取到等待指令时，控制飞行器复飞和盘旋等待准入指令。

可选的，还包括：当飞行器离开保护区后，向塔台发送驶离报告。其中，驶离报告中包括飞行器的位置信息。

上述方法通过使用卫星定位系统使得判断是否处于管制区范围更加准确快捷，并且可以使传统的人工完成的工作通过自动化完成，减少了由于忙中出错导致保护区入侵事件发生的几率，防止保护区处于锁闭状态时未接到准入许可的飞行器进入保护区，避免保护区内碰撞事故发生，提高了飞行器进入保护区跑道运行的安全性。

如图2所示，在本发明实施例的另一个方面，提供一种塔台管理飞行器进入保护区方法，包括：

t1：获取飞行器发送的进入请求并存入进入请求队列末尾，该进入请求是利用卫星定位系统判断飞行器在管制区范围内，且飞行器需要进入保护区时发送的；

t2：判断飞行器是否符合保护区进入条件；可选的，该步骤包括：检查所述保护区占用状态和所述保护区是否处于锁闭状态；检查飞行器进入请求是否位于请求队列首位。该步骤加入请求队列的可以是飞行器的名称也可以是飞行器的编号，总之可以唯一指代该飞行器即可。可选的，保护区进入条件包括：保护区锁闭情况和进入请求的优先级。可选的，优先级包括：低优先级和高优先级；低优先级为主动请求进入保护区的飞行器发出的进入请求；高优先级为出现通信故障或需要迫降的飞行器发出的进入请求。

t3：当飞行器符合保护区进入条件时，向飞行器发送准入指令。可选的，还包括：当飞行器不符合保护区进入条件时，不向飞行器发送指令。即飞行器未收到准入指令时，在跑道保护区外盘旋等待。

可选的，还包括：当飞行器符合保护区进入条件时，在向飞行器发送准入指令之前将保护区置为锁闭状态。

在本发明实施例的又一方面，提供一种飞行器进入保护区系统，包括：定位模块，用于利用卫星定位系统判断飞行器是否在管制区范围内；信息发送模块，用于当飞行器在管制区范围内且需要进入保护区时，向塔台发送进入请求；控制模块，用于当获取到准入命令时，控制飞行器进入保护区。

可选的，控制模块还用于当未获取到指令时，控制飞行器复飞和盘旋等待准入指令。

可选的，控制模块还用于当飞行器不在管制区范围内或不需要进入保护区时，控制飞行器继续飞行。

可选的，信息发送模块还用于当飞行器离开保护区后，向塔台发送驶离报告。

在本发明实施例的又一方面，提供一种塔台管理飞行器进入保护区系统，包括：信息采集模块，用于获取飞行器发送的进入请求并存入进入请求队列末尾，进入请求是利用卫星定位系统判断飞行器在管制区范围内，且飞行器需要进入保护区时发送的；判断模块，用于判断飞行器是否符合保护区进入条件；信息发送模块，用于当飞行器符合保护区进入条件时，向飞行器发送准入指令。

可选的，判断模块包括：保护区检测模块，用于检测所述保护区占用状态和所述保护区是否处于锁闭状态；列表检测模块，用于将飞行器加入请求队列。

可选的，信息发送模块还用于当飞行器不符合保护区进入条件时，向飞行器发送等待指令。

可选的，还包括：锁闭模块，用于当飞行器符合保护区进入条件时，在向飞行器发送准入指令之前将保护区置为锁闭状态。

可选的，保护区进入条件包括：保护区锁闭情况和进入请求的优先级。

可选的，优先级包括：低优先级和高优先级；低优先级为主动请求进入保护区的飞行器发出的进入请求；高优先级为出现通信故障或需要迫降的飞行器发出的进入请求。

在一可选实施例中，提供一种飞行器跑道入侵防御方法，具体以飞机为例，通过定位卫星自动确定飞机自身位置，并在迫近跑道保护区时向塔台报告位置，如需进入跑道保护区则向塔台发起进入请求；塔台受理飞机的进入请求，根据跑道锁闭情况和进入请求的优先级排序向飞机发送准入指令或者等待指令；塔台在发出准入指令前先将跑道保护区置为锁闭状态，直至飞机完全离开跑道保护区方可解除锁闭，保证跑道保护区处于锁闭状态时，至多有一个飞机进入跑道。如图3所示，塔台处理地面飞机和空中飞行器的进入请求时工作流程稍有不同，地面飞机不满足进入条件时塔台向其发送跑道外等待指令，空中飞行器不满足进入条件时塔台向其发送复飞和盘旋等待指令。

如图4所示，飞机侧流程要求飞机通过卫星定位实时监测自身位置，在迫近跑道保护区时主动首次向塔台报告位置并发送进入请求，在收到塔台进入许可后方可进入跑道保护区，在跑道保护区内运行时周期性向塔台报告位置，当离开跑道保护区后最后一次向塔台报告位置并发送驶离报告。

塔台侧流程分为三个子线程：侦听线程，跑道管理线程，紧急状态人工中断线程。在系统上电初始化后，首先识别当前跑道占用状态，防止系统启动前跑道已被占用的状态下向飞机发送准入许可。

侦听线程保持与飞机进行通信，管理跑道保护区的占用状态并维护占用列表，将发出合法进入请求的飞机id存入进入请求队列。

跑道管理线程启动后首先由管制员保证系统启动前发出的准入请求执行完毕，然后系统受理进入请求队列中的进入请求，确保飞机安全进入跑道保护区并在系统监视下行进和离开，如图5所示，以飞机降落为例，飞机在各个位置跑道保护区的占用和锁闭状态。正常情况下所有主动请求进入跑道保护区的飞机的进入请求均为低优先级，高优先级的进入请求仅用于需要紧急着陆的飞机。

紧急状态人工处理中断线程用于处置处于异常状态下的需要紧急着陆飞机，例如飞机通信设备故障不能接收消息或者飞机发生严重故障需要迫降，此时，管制员有权人工中断其他线程，直接将需要紧急着陆的飞机id以高优先级存入进入请求队列，等待跑道保护解锁后优先将跑道提供给需要紧急着陆的飞机。

本实施例方案即建立以“基于卫星定位和保护区自锁的入侵防御机制”核心的自动化塔台管制系统，该系统包含如下设备：核心处理系统、通信系统、显示系统、输入系统，以及告警系统，系统的架构如图6所示。

各系统功能及工作流程如下：

(1)通信系统负责接收转发进入请求、准入许可和位置报告。

(2)核心处理子系统，包含三个同时运行的子线程，侦听子线程负责接收进入请求和位置报告，将正确发出进入请求的飞机id以低优先级放入请求队列尾部；跑到管理子线程根据队列中进入请求的优先级及先后顺序，依次发放准入许可；人工中断应急处理子线程，负责将管制员通过中断输入的飞机id以高优先级存入队列尾部。三个线程运行的详细流程参见图3.

(3)显示系统负责显示整个自动化塔台管制系统的运行状态以及飞机的运行状态。

(4)告警系统负责接收核心处理子系统发出异常消息并向塔台管制员告警。

(5)输入系统负责将塔台管制员的控制命令发送给核心处理系统。

通过预设程序自动完成移动目标定位、跑道占用检测、准入条件判断、准入队列排序、准入许可发送等一系列任务，塔台管制员只需要在关键环节进行确认。本发明将大量塔台管制员的任务交由自动化程序完成，降低了人为因素引起的跑道入侵事件几率，提高了塔台管制工作的效率。

本发明旨在保护一种飞行器进入保护区方法，包括：利用卫星定位系统判断飞行器是否在管制区范围内；当所述飞行器在所述管制区范围内且需要进入保护区时，向塔台发送进入请求；当获取到准入命令时，控制所述飞行器进入所述保护区。本发明通过优化飞行器进入保护区的程序，通过使用卫星定位系统使得判断是否处于管制区范围更加准确快捷，并且可以使传统的人工完成的工作通过自动化完成，减少了由于忙中出错导致保护区入侵事件发生的几率，提高了飞行器跑道运行的安全性。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。