专利名称：联合雷达/自动回报监视环境中航迹位置预测的方法
技术领域：
本发明属飞航管理技术领域，尤指在联合雷达/自动回报监视环境中，一种航迹预测处理的方法。
由于定址自动回报的时间间隔过长，约15至30分钟，在未来同时使用雷达、定址自动回报和广播自动回报的监视环境下，航管系统必须有能力预测在此时间间隔之中航机的位置，以便作航机安全隔离及危险示警。本发明所提出的航迹位置预测方法便是要满足此需求。
本发明所提出的联合雷达/自动回报监视环境中航迹位置预测的方法为若航机只以定址自动回报做航迹追踪则以(A)-(F)做航机位置预测，否则直接以Kalman filter做航机位置预测；(A)当航机在位置P0时，要求定址自动回报(或根据航道计算)预计通过的下两个位置点P1及P2；(B)在 间选择一转折点Q1，在 间选择一转折点Q2；注意， 的长度等于 的长度；(C)在 的中垂线上选择数个分割点Ci(i＝1，…g)；请注意，此中垂线通过P1(D)利用Q1、Q2、 斜率、 斜率画出Hermite曲线T1连接Q1及Q2；(E)若航机从位置P0飞过P1及P2都未有定址自动回报，则预测的航机飞行路径为连接 Td， 的曲线，其中d∈[1，g]可由系统设定员视需要调整；(F)若航机飞过P2之前有定址自动回报，则预测的航机飞行路径(连接 Td， 的曲线)必须根据此回报做调整。若航机预计会出现在 或 以公式P＝(xp+Sx·t，yp+Sy·t)来预测航机下一个时间点的位置，其中其中Sx及Sy分别是x方向及y方向上的速度。
若航机预计会跨超Q1，则使用公式P’＝fd(t0)来预测航机下一个时间点的位置，其中t0=▿t1·S2·Q1Cd‾=▿t1T,▿t1=▿t-PQ1‾S,]]>fd(t)是预设使用的Hermite曲线。
若航机预计会出现在Q1和Q2之间，且目前仍未接到任何定址自动回报，则使用公式P’＝fd(tk)来预测航机下一个时间点的位置，其中tk＝t1+k·t/T，tk=▿t1+k·▿tT,]]>▿t1=▿t-PQ1‾S,]]>k＝1，2…。
若收到航机新的定址自动回报，其位置若在fm-1(tk’)和fm(tk’)之间，则使用公式P′=dmWfm-1(tk)+dm-1Wfm(tk)]]>来预测航机下一个时间点的位置，其中，1＜m≤g，tk-1≤tk’＝tr-ts/T≤tk，而ts是航机经过Q1的时间点，t＝(tk-tk-1)*T，dm-1＝‖Dt-fm-1(tk’)‖，dm＝‖Dt-fm-1(tk’)‖且W＝dm-1+dm。
若收到航机新的定址自动回报，其位置若在fg(tk’)之上，则使用公式P’＝fg(tk)来预测航机下一个时间点的位置。
若收到航机新的定址自动回报，其位置若在f1(tk’)之下，则使用公式P’＝f1(tk)来预测航机下一个时间点的位置。
若航机预计会跨超Q2，则使用公式p’＝(xQ2+Sx·t2，yQ2+Sy·t2)，来预测航机下一个时间点的位置，其中Q2＝(xQ2，yQ2)。
由于本发明设计新颖，能实际应用在航管产业，因此申请发明专利。
2.若航机预计会出现在 或 则以直线来预测其下一个时间点的位置P’＝(xp+Sx·t，yp+Sy·t)。(1)请注意，若||PQ1‾||≥▿t·S]]>则航机预计会出现在 3.若航机预计出现在Q1和Q2之间，则使用Hermite曲线预测航机位置。我们分以下三个情况来进行讨论情况1飞机正跨越过Q1，亦即，||PQ1‾||<▿t·S:]]>令▿t1=▿t-PQ1‾S,t0=▿t1·S2·Q1Cd‾=▿t1T,]]>预测的航机位置P’＝fd(t0)。(2)情况2.航机预计出现在Q1和Q2之间，亦即，t1+k·t＜T，k＝1，2…·若在这段时间未再接到任何定址自动回报，令tk＝t1+k·t/T，预测的航机位置P’＝fd(tk)， (3)·若在这段时间又接到新的定址自动回报，假设此定址自动回报的时间是tr，回报的位置Dt位在(a)fm-1(tk’)和fm(tk’)之间，其中1＜m≤g，tk-1≤tk’＝tr-ts/T≤tk，而ts是航机经过Q1的时间点，t＝(tk-tk-1)*T，令dm-1＝‖Dt-fm-1(tk’)‖，dm＝‖Dt-fm-1(tk’)‖且W＝dm-1+dm，则预测的航机位置为P′=dmWfm-1(tk)+dm-1Wfm(tk),---(4)]]>(b)fg(tk’)之上，预测的航机位置P’＝fg(tk) (5)(c)f1(tk’)之下，预测的航机位置P’＝f1(tk)，(6)
情况3飞机正跨超过Q2，亦即，t1+k·t＞T，令t2＝t1+k·t-T，航机预测的位置p’＝(xQ2+Sx·t2，yQ2+Sy·t2)，(7)其中Q2＝(xQ2，yQ2)。
由以上的说明可知，本发明可以在定址自动回报的时间间隔之间预测航机的位置，并且当航机又做新的定址自动回报时，其预测位置也可以根据实际回报位置作修正，以增加预测的准确性。
综上所述，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于习知技术的特征，实为一极具实用价值的发明，应符合发明专利要件。惟应注意的是，上述诸多实施例仅系为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，本方法针对非只以定址自动回报做航迹追踪的航机，以Kalmanfilter做航机位置预测，否则以步骤(A)-(F)做航机位置预测(A)当航机在位置P0时，要求定址自动回报或根据航道计算预计通过的下两个位置点P1及P2；(B)在 间选择一转折点Q1，在 间选择一转折点Q2；其中， 的长度等于 的长度；(C)在通过P1的 的中垂线上，选择数个分割点Ci(i＝1，…g)；(D)利用Q1、Q2、 画出Hermite曲线T1连接Q1及Q2；其中 为连接Q1和Ci的向量，而 则是连接Ci和Q2的向量；(E)若航机飞过P2都未有定址自动回报，则预测的航机飞行路径为连接 Td， 的曲线，其中d∈[1，g]可由系统设定员视需要调整；以及(F)若航机飞过P2之前有定址自动回报，则预测的航机飞行路径连接 Td， 的曲线必须根据此回报做调整。
2.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若航机预计会出现在 或 以公式P＝(xp+Sx·t，yp+Sy·t)来预测航机下一个时间点的位置，其中Sx及Sy分别是x方向及y方向上的速度。
3.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若航机预计会跨超Q1，则使用公式P’＝fd(t0)来预测航机下一个时间点的位置，其中t0=▿t1·S2·Q1Cd‾=▿t1T,▿t1=▿t-PQ1‾S,]]>fd(t)是预设使用的Hermite曲线。
4.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若航机预计会出现在Q1和Q2之间，且目前仍未接到任何定址自动回报，则使用公式P’＝fd(tk)来预测航机下一个时间点的位置，其中tk=▿t1+k·▿tT,]]>tk＝t1+k·t/T，▿t1=▿t-PQ1‾S,]]>k＝1，2…。
5.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若收到航机新的定址自动回报，其位置若在fm-1(tk’)和fm(tk’)之间，则使用公式P′=dmWfm-1(tk)+dm-1Wfm(tk)]]>来预测航机下一个时间点的位置，其中，1＜m≤g，tk-1≤tk’＝tr-ts/T≤tk，而ts是航机经过Q1的时间点，t＝(tk-tk-1)*T，dm-1＝‖Dt-fm-1(tk’)‖，dm＝‖Dt-fm-1(tk’)‖且W＝dm-1+dm。
6.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若收到航机新的定址自动回报，其位置若在fg(tk’)之上，则使用公式P’＝fg(tk)来预测航机下一个时间点的位置。
7.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若收到航机新的定址自动回报，其位置若在f1(tk’)之下，则使用公式P’＝f1(tk)来预测航机下一个时间点的位置。
8.如权利要求1所述的联合雷达/自动回报监视环境中的航迹位置预测的方法，其特征在于，若航机预计会跨超Q2，则使用公式p’＝(xQ2+Sx·t2，yQ2+Sy·t2)，来预测航机下一个时间点的位置，其中Q2＝(xQ2，yQ2)。
全文摘要
本发明是一种航迹预测处理的方法，应用在联合雷达/自动回报装置监视环境中；针对航机位置回报时间间隔过长的问题，例如ADS－A可能长达15－30分钟，本发明提供了一种新的方法可以有效地预测航机在此时间间隔的位置。
文档编号G01C21/12GK1419106SQ0113491
公开日2003年5月21日 申请日期2001年11月14日 优先权日2001年11月14日
发明者林武杰, 冯允棣, 萧永修 申请人:财团法人资讯工业策进会