专利名称：基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法
技术领域：
本发明属于通信网络领域，特别是一种面向SkyWAN卫星通信系统柔性网络集中管理的方法。
背景技术：
空中交通管理从本质上来说具有两个目标空中交通安全和空中交通效率。整个空中交通管理行业乃至整个航空业界都在围绕如何更好的实现上述两个目标而展开工作和运行。具体说来，对于空管行业来说，要想很好的解决上述矛盾，做到在保证空中交通安全的前提下尽可能高的提升空中交通效率，就必须提高空中交通流的确定性。所谓空中交通确定性就是指整个飞行过程在计划阶段的各诸元状态与执行阶段的实际情况之间的差异程度。这种差异程度越低，就意味着航空运转的秩序性越强，则其可控性和可规划性就越强，那么空中交通安全和空中交通效率就更容易得到保障；反之这种差异程度越高，则说明 空中交通管理系统的内在秩序较弱，标准化程度低，出现安全隐患和效率低下的机会就会大很多。如何评估交通流量预测结果的准确性，如何通过一种验证评估方法确定流量预测过程中出现的问题，这是伴随流量预测方法研究过程中一直在摸索、并试图寻求发现的难题。目前空中交通流量预测是对未来一段时间后的某观测点的交通流的预测，当收到领航计划报(FPL)后，流量预测模块对FPL处理后得出的计划轨迹进行交通流推算，收到起飞报(DEP)后对计划轨迹进行修正，同时修正流量预测结果，因FPL中起飞时间和DEP中起飞时间的差异将明显导致过程点时间的偏离；现行的流量预测方法没有考虑航空器飞行前FPL中的预计起飞时间和实际起飞时间的差异对预测飞行过程轨迹及流量预测结果的影响。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术所存在的问题和不足，本发明提供一种基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法。为实现上述目的，本发明基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法可采用如下技术方案一种基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法，通过对领航计划报FPL和起飞报DEP中的预起时间和实起时间的误差情况分析，建立三种评估模式，分别是真实模式真实再现实际运行过程中民航电报的接收过程和数据，时间频率和实
际一致；理想模式接收到的民航FPL报中的预计起飞时间和实际起飞时间一致，时间频
率和实际一致；
经验模式接收到的民航FPL报中的预计起飞时间为历史上该航班的经验起飞时间，时间频率和实际一致；理想模式和经验模式的数据需对真实数据进行分析整理，事前的数据准备是关键过程，真实模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL ；理想模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL,将DEP报文中航班实际起飞时间反填入对应航班FPL报中的预计起飞时间，设定民航计划报中预计起飞时间和实际起飞时间无偏差；经验模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL等，对历史多次相同航班的实际起飞时间进行加权平均，得出经验起飞时间，反填入航班FPL报中预计起飞时间；该方法包括如下步骤 步骤ー历史数据播放控制主模块确定历史数据播放时间范围和播放速度；步骤ニ 历史航迹数据播放控制模块加载录取的历史航迹信息，并按照历史航迹数据要求的播放起始时间定位历史雷达航迹的开始时间；步骤三历史飞行电报播放控制模块根据评估模式加载对应的历史飞行电报数据，按照设定的播放起始时间定位历史飞行电报的开始时间戳；步骤四历史数据播放控制主模块定时向历史航迹数据播放控制模块和历史飞行电报播放控制模块发送不同的时间控制信息，飞行电报的播放时间早于航迹的播放时间；步骤五历史航迹数据播放控制模块按照历史数据播放控制主模块的时间控制信息捜索符合时间条件的航迹信息，向计划轨迹修正模块和流量统计模块发送航迹信息；步骤六历史飞行电报播放模块按照历史数据播放控制主模块的时间，重放历史飞行电报；步骤七计划轨迹预测模块根据播放的领航计划报进行计划轨迹预测，领航计划报中的预计起飞时间为预测轨迹的开始时间；在真实模式和经验模式下，收到起飞报后，将预测轨迹的开始时间修正为起飞报中的实际起飞时间；计划轨迹修正模块根据历史航迹数据对预测轨迹进行修正；流量预测模块对计划轨迹进行未来交通流推算；步骤八流量统计模块对历史航迹进行改历史时刻的交通流统计；步骤九比较同一时刻流量预测结果和流量统计結果。优选的，提供验证软件模块，为了实现对计划预测轨迹评估，对验证软件模块进行了划分，该验证软件模块包括历史数据播放控制主模块输出播放的时间范围和播放速率信息，并以相同的速度输出时间信息；历史航迹数据播放控制模块控制历史航迹数据按照要求的时间范围和播放速率进行数据输出；历史飞行电报播放控制模块控制历史飞行电报按照要求的时间范围和播放速率进行数据输出；计划轨迹预测模块对飞行电报进行处理，形成飞行计划，井根据飞行计划产生计划预测轨迹；计划轨迹修正模块根据航迹数据对预测的计划轨迹进行修正；
流量预测模块根据计划预测轨迹进行未来交通流统计；流量统计模块根据航迹数据进行当前时间交通流统计。优选的，得到评估结果的方法为在使用各种评估模式的过程中记录过程中流量预测和流量统计结果的差异，并通过接入显示画面显示同一时间范围某位置点流量预测和流量统计的数值，直观对比结果，得出结论。优选的，在建立三种评估模式之前，还具有处理飞行电报数据的步骤及流量预测处理的步骤；处理飞行电报数据的步骤包括飞行电报处理模块对从运行现场录取的飞行电报进行数据解析，形成准飞行计划；飞行计划处理模块对准飞行计划进行飞行航线分解及飞行全过程四维轨迹推算；流量预测模块根据航班飞行全过程的四维轨迹进行交通流统计；流量预测处理的步骤包括首先对历史长期的飞行电报数据进行解析，将飞行电 报以不同的方式进行处理封装，并用不同的模式进行回放，同时播放未来一段时间后的历史航迹；根据飞行电报数据进行航班飞行轨迹预测，将预测轨迹以历史航迹相同的时间和速度进行同步发送，流量统计模块根据雷达航迹进行统计，流量预测模块根据预测轨迹进行统计，比较同一时间范围内流量预测结果和流量统计结果，分析流量预测结果的正确性。本发明技术方案有以下优点本发明能评估航班计划中起飞时间的准确性对轨迹预测准确性的影响。首先，本发明通过对历史民航电报数据的统计分析，确定了实际运行过程中航班起飞前的领航计划报FPL中的起飞时间和实际起飞时间存在较大差异。其次，本发明提供了三种评估模式，并事前对驱动数据进行了准备，进行了针对性的研究；最后，引入当前电报和未来航迹同步播放，对流量预测结果进行准确性验证。
图I为本发明中飞行电报处理流程的示意图。图2为本发明中流量预测结果比较流程的示意图。图3为本发明中验证软件模块划分的示意图。图4为本发明中评估结果对比的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，进ー步阐明本发明，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。术语解释Plan track :计划预测轨迹，根据飞行计划的起降机场、机型、飞行航路、管制指令等信息，推測生成的飞行目标从初始位置状态到结束位置状态的飞行轨迹，包括经度、纬度、高度、时间、速度等。AFTN :民航飞行电报，通过航空固定电信网传输的与航班飞行有关的报文。FPL :领航计划报，由空中交通服务单位根据航空器运营人或其代理人提交的飞行计划数据，拍发给沿航路所有相关空中交通服务单位的电报。DEP :起飞报，用于通报航空器起飞时间的电报。CNL :取消报，用于通报计划取消的电报。经验起飞时间根据历史同架航班多次飞行总结的大概率起飞时间。流量预测对未来一段时间、某一空域范围内飞行器数量的估测与统计。本发明提供ー种基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法。流量预测的源数据是飞行电报(AFTN电报)，在进行流量预测处理前，飞行电报数据须经过飞行电报处理、飞行计划处理模块，数据处理流程如图I所示。过程说明 飞行电报处理模块对从运行现场录取的飞行电报进行数据解析，形成准飞行计划；飞行计划处理模块对准飞行计划进行飞行航线分解及飞行全过程四维轨迹推算；流量预测模块根据航班飞行全过程的四维轨迹进行交通流统计。本发明的主g是对航班飞行电报处理后得出的飞行计划运行数据进行分析，使用一定的数学方法提升计划运行数据的真实性，从而改进航班计划四维轨迹的准确度，从源数据的角度验证流量预测結果。流量预测结果的判定过程如图2所示，首先对历史长期的飞行电报数据进行解析，将飞行电报以不同的方式进行处理封装，并用不同的模式进行回放，同时播放未来一段时间(和分析的飞行电报同一时间范围，播放开始时间可人为设置，一般设为I小吋)后的历史航迹；根据飞行电报数据进行航班飞行轨迹预测，将预测轨迹以历史航迹相同的时间和速度进行同步发送，流量统计模块根据雷达航迹进行统计，流量预测模块根据预测轨迹进行统计，比较同一时间范围内流量预测结果和流量统计结果，分析流量预测结果的正确性。模式定义通过对领航计划报FPL和起飞报DEP中的预起时间和实起时间的误差情况分析，建立三种评估模式，分别是真实模式真实再现实际运行过程中民航电报的接收过程和数据，时间频率和实
际一致。理想模式接收到的民航FPL报中的预计起飞时间和实际起飞时间一致，时间频
率和实际一致。经验模式接收到的民航FPL报中的预计起飞时间为历史上该航班的经验起飞时间，时间频率和实际一致。数据准备理想模式和经验模式的数据需对真实数据进行分析整理，事前的数据准备是关键过程。真实模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL (取消报)等。理想模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL (取消报)等，将DEP报文中航班实际起飞时间反填入对应航班FPL报中的预计起飞时间，设定民航计划报中预计起飞时间和实际起飞时间无偏差。
经验模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL (取消报)等，对历史多次相同航班的实际起飞时间进行加权平均，得出经验起飞时间，反填入航班FPL报中预计起飞时间。验证软件模块划分的划分为了实现对计划预测轨迹评估，这里对验证软件模块划分进行了划分，如图3所
/Jn ο历史数据播放控制主模块输出播放的时间范围和播放速率信息，并以相同的速度输出时间信息；历史航迹数据播放控制模块控制历史航迹数据按照要求的时间范围和播放速率进行数据输出； 历史飞行电报播放控制模块控制历史飞行电报按照要求的时间范围和播放速率进行数据输出；计划轨迹预测模块对飞行电报进行处理，形成飞行计划，井根据飞行计划产生计划预测轨迹；计划轨迹修正模块根据航迹数据对预测的计划轨迹进行修正； 流量预测模块根据计划预测轨迹进行未来交通流统计；流量统计模块根据航迹数据进行当前时间交通流统计。模式的使用实施步骤如下步骤ー历史数据播放控制主模块确定历史数据播放时间范围和播放速度；(历史航迹和历史飞行电报播放时间分别设置，历史飞行电报播放时间需早于历史航迹播放时间)步骤ニ 历史航迹数据播放控制模块加载录取的历史航迹信息，并按照历史航迹数据要求的播放起始时间定位历史雷达航迹的开始时间；步骤三历史飞行电报播放控制模块根据评估模式加载对应的历史飞行电报数据，按照设定的播放起始时间定位历史飞行电报的开始时间戳；步骤四历史数据播放控制主模块定时向历史航迹数据播放控制模块和历史飞行电报播放控制模块发送不同的时间控制信息，飞行电报的播放时间早于航迹的播放时间，例航迹播放的开始时间为08:00，飞行电报播放的开始时间为06:00 ；步骤五历史航迹数据播放控制模块按照历史数据播放控制主模块的时间控制信息捜索符合时间条件的航迹信息，向计划轨迹修正模块和流量统计模块发送航迹信息；步骤六历史飞行电报播放模块按照历史数据播放控制主模块的时间，重放历史飞行电报；步骤七计划轨迹预测模块根据播放的领航计划报进行计划轨迹预测，领航计划报中的预计起飞时间为预测轨迹的开始时间；在真实模式和经验模式下，收到起飞报后，将预测轨迹的开始时间修正为起飞报中的实际起飞时间；计划轨迹修正模块根据历史航迹数据对预测轨迹进行修正；流量预测模块对计划轨迹进行未来交通流推算；；步骤八流量统计模块对历史航迹进行改历史时刻的交通流统计；步骤九比较同一时刻流量预测结果和流量统计結果。评估结果说明
在使用各种评估模式的过程中记录过程中流量预测和流量统计结果的差异，并可以通过接入显示画面显示同一时间范围某位置点流量预测和流量统计的数值，直观对比结 果，得出以下结论，如图4所示。图4中纵轴为飞行架次，表明在不同模式下，流量预测和流量统计在相同时间范围内的数值。从图中可以清晰看出民航电报FPL中预计起飞时间贴近实际起飞时间，将提高流量预测结果的真实性。
权利要求
1.一种基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法，其特征在于 通过对领航计划报FPL和起飞报DEP中的预起时间和实起时间的误差情况分析，建立二种评估模式，分别是 真实模式真实再现实际运行过程中民航电报的接收过程和数据，时间频率和实际一致； 理想模式接收到的民航FPL报中的预计起飞时间和实际起飞时间一致，时间频率和实际一致； 经验模式接收到的民航FPL报中的预计起飞时间为历史上该航班的经验起飞时间，时间频率和实际一致； 理想模式和经验模式的数据需对真实数据进行分析整理，事前的数据准备是关键过程， 真实模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL ； 理想模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNLJf DEP报文中航班实际起飞时间反填入对应航班FPL报中的预计起飞时间，设定民航计划报中预计起飞时间和实际起飞时间无偏差； 经验模式录取历史民航电报数据，包括FPL、DEP、CNL等，对历史多次相同航班的实际起飞时间进行加权平均，得出经验起飞时间，反填入航班FPL报中预计起飞时间； 该方法包括如下步骤 步骤一历史数据播放控制主模块确定历史数据播放时间范围和播放速度； 步骤二 历史航迹数据播放控制模块加载录取的历史航迹信息，并按照历史航迹数据要求的播放起始时间定位历史雷达航迹的开始时间； 步骤三历史飞行电报播放控制模块根据评估模式加载对应的历史飞行电报数据，按照设定的播放起始时间定位历史飞行电报的开始时间戳； 步骤四历史数据播放控制主模块定时向历史航迹数据播放控制模块和历史飞行电报播放控制模块发送不同的时间控制信息，飞行电报的播放时间早于航迹的播放时间； 步骤五历史航迹数据播放控制模块按照历史数据播放控制主模块的时间控制信息搜索符合时间条件的航迹信息，向计划轨迹修正模块和流量统计模块发送航迹信息； 步骤六历史飞行电报播放模块按照历史数据播放控制主模块的时间，重放历史飞行电报； 步骤七计划轨迹预测模块根据播放的领航计划报进行计划轨迹预测，领航计划报中的预计起飞时间为预测轨迹的开始时间；在真实模式和经验模式下，收到起飞报后，将预测轨迹的开始时间修正为起飞报中的实际起飞时间；计划轨迹修正模块根据历史航迹数据对预测轨迹进行修正；流量预测模块对计划轨迹进行未来交通流推算； 步骤八流量统计模块对历史航迹进行改历史时刻的交通流统计； 步骤九比较同一时刻流量预测结果和流量统计结果。
2.根据权利要求I所述的基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法，其特征在于提供验证软件模块，为了实现对计划预测轨迹评估，对验证软件模块进行了划分，该验证软件模块包括 历史数据播放控制主模块输出播放的时间范围和播放速率信息，并以相同的速度输出时间信息； 历史航迹数据播放控制模块控制历史航迹数据按照要求的时间范围和播放速率进行数据输出； 历史飞行电报播放控制模块控制历史飞行电报按照要求的时间范围和播放速率进行数据输出； 计划轨迹预测模块对飞行电报进行处理，形成飞行计划，并根据飞行计划产生计划预测轨迹； 计划轨迹修正模块根据航迹数据对预测的计划轨迹进行修正； 流量预测模块根据计划预测轨迹进行未来交通流统计； 流量统计模块根据航迹数据进行当前时间交通流统计。
3.根据权利要求2所述的基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法，其特征在于得到评估结果的方法为在使用各种评估模式的过程中记录过程中流量预测和流量统计结果的差异，并通过接入显示画面显示同一时间范围某位置点流量预测和流量统计的数值，直观对比结果，得出结论。
4.根据权利要求I所述的基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法，其特征在于在建立三种评估模式之前，还具有处理飞行电报数据的步骤及流量预测处理的步骤； 处理飞行电报数据的步骤包括飞行电报处理模块对从运行现场录取的飞行电报进行数据解析，形成准飞行计划；飞行计划处理模块对准飞行计划进行飞行航线分解及飞行全过程四维轨迹推算；流量预测模块根据航班飞行全过程的四维轨迹进行交通流统计； 流量预测处理的步骤包括首先对历史长期的飞行电报数据进行解析，将飞行电报以不同的方式进行处理封装，并用不同的模式进行回放，同时播放未来一段时间后的历史航迹；根据飞行电报数据进行航班飞行轨迹预测，将预测轨迹以历史航迹相同的时间和速度进行同步发送，流量统计模块根据雷达航迹进行统计，流量预测模块根据预测轨迹进行统计，比较同一时间范围内流量预测结果和流量统计结果，分析流量预测结果的正确性。
全文摘要
本发明提供一种基于历史航班运行数据分析的流量预测结果验证方法，能够评估航班计划中起飞时间的准确性对轨迹预测准确性的影响，首先，本发明通过对历史民航电报数据的统计分析，确定了实际运行过程中航班起飞前的领航计划报FPL中的起飞时间和实际起飞时间存在较大差异；其次，本发明提供了三种评估模式，并事前对驱动数据进行了准备，进行了针对性的研究；最后，引入当前电报和未来航迹同步播放，对流量预测结果进行准确性验证。
文档编号G06Q50/00GK102831487SQ20121028771
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者祁伟, 靳学梅, 王匀, 章昆 申请人:南京莱斯信息技术股份有限公司