一种可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统和方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统和方法，具体涉及对机场实施非全跑道运行的计算机仿真平台搭建和非全跑道运行方案的可行性、运行效率和陆空通话可视化的展示方案。

背景技术：
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随着中国民航运行量的快速增长，对机场运行效率日益提高的需求和机场软硬件条件限制的矛盾逐渐显现。如何通过提升跑道利用率来缓解机场运行压力，在保障运行安全的前提下提高机场运行效率、减少航班大面积延误成为解决问题的关键。

非全跑道起飞是从除跑道末端之外的，与滑行道或者是相关跑道交叉的地方，执行起飞这一动作的一种起飞离场方式或者方法。目前，国际上一些繁忙机场为提高航空器和跑道的使用效率，使用非全跑道起飞运行的做法已经越来越多。就国内而言，非全跑道运行尚处于起步阶段，缺少对于机场实施所面临的可行性、必要性的研究，缺少一套对待评估机场的运行方案适用的评估方法和系统。同时，鉴于目前对行业信息化要求的提高，一套可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统有利于开展对机场非全跑道运行效率的研究，也有利于方案向全国推广。

技术实现要素：
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本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统和方法，通过可视化的计算机仿真方式实现对机场预实施非全跑道运行所面临的可行性、运行规则以及对实施非全跑道的运行效率、陆空通话演示等问题的分析演示。

本发明采用如下技术方案：一种可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统，包括基础数据模块、运行仿真模块、可行性评估模块、效率评估模块、陆空通话模块以及数据维护模块；

所述基础数据模块包括用于录入和存储基础数据的数据管理单元和用于对数据处理的数据处理单元；

所述运行仿真模块接收基础数据模块存储的基础数据，完成对基础数据的二次处理，实现可视化的机场各条跑道在全跑道和非全跑道模式下航空器运行演示动画的创建，以及辅助演示信息的创建；

所述可行性评估模块接收评估机场气象数据，并结合基础数据模块存储的基础数据，实现对选定机场是否可实施非全跑道起飞的可行性分析，通过提取分析结果中的指标，采用可视化的问卷式界面，分析不同运行条件下机场实施非全跑道起飞的可行性；

所述效率评估模块包括数据录入单元和数据处置单元，所述数据录入单元接收导入的飞行计划数据或基础数据模块提供的历史飞行计划数据，所述数据处置单元处理飞行计划数据，实现可视化的机场在不同运行模式下航空器运行演示动画的创建，同时依据用户需求，采用航班时刻优化方法，分别推演全跑道和非全跑道模式相结合、机场处于饱和状态的航班时刻，并提供可视化的结果分析；

所述陆空通话模块接受机场标准陆空通话用语，接受机场标准陆空通话用语，结合运行仿真模块，实现可视化的模拟机长和管制员在全跑道和非全跑道模式下通话全过程演示动画的创建；

所述数据维护模块开设用户交互接口，预读取基础数据模块数据管理单元中的基础数据，并将基础数据可视化展示，依据用户做出的修改，调用基础数据模块数据处理单元实现对系统存储的基础数据的修改。

本发明还采用如下技术方案，一种可视化的非全跑道运行方案仿真评估方法，步骤如下：

步骤1：系统依据用户选择的机场名称，读取基础数据模块的数据管理单元中存储的机场信息，若用户选择的机场数据存在，则系统调出存储的基础数据，若系统选择的机场数据在系统中不存在，则调用基础数据模块的数据管理单元的数据接口，提示用户按照要求依次录入机场数据，依靠基础数据模块的数据管理单元处理用户录入信息，并转换成系统格式，存储至数据管理单元，若接口未读取到数据或数据错误，则继续步骤1；

步骤2：系统生成功能选择界面，可供用户对预评估的机场分别进行运行仿真、可行性评估、效率评估、陆空通话演示方面的评估/仿真演示。

步骤3：用户选择可行性评估功能，系统依据所选取的机场，读取数据模块基础数据管理单元存储的机场信息，结合气象信息，分析机场现有的技术设施、环境条件是否符合非全跑道运行要求，并输出结果，并依据用户选择，将系统判断该非全跑道运行的条件通过问卷方式列出，供用户依次选择校对各项要求是否符合条件；

步骤4：用户选择运行仿真功能，系统依据基础数据模块存储的基础数据，实现可视化的机场各条跑道在全跑道和非全跑道模式下航空器运行演示动画的创建，用户依据创建的动画，模拟机场内不同类型的航空器从不同的机坪开始，采用全跑道或非全跑道模式，从划出经过机坪、滑行道、跑道至起飞的仿真过程，并实时查看整个阶段的状态参数；

步骤5：用户选择效率评估功能，系统依据输入的飞行计划数据或基础数据模块提供的历史飞行计划数据，生成的机场在全跑道和非全跑道模式下的航班时刻序列和运行仿真动画，用户分析不同运行条件下的效率；

步骤6：用户选择陆空通话模块功能，系统读取机场标准陆空通话用语，实现可视化的模拟机长和管制员在全跑道和非全跑道模式下通话全过程演示动画，用户依据依次查看运行不同阶段的陆空对话范例。

本发明具有如下有益效果：本发明原理简单，弥补了国内对于非全跑道运行方案和运行方案仿真系统的空白，从运行仿真、可行性评估、效率评估、陆空通话等多方面对评估机场实施非全跑道运行提供了参考，同时本发明通过预留的接口支持对机场的添加，使其具有普适性。

附图说明：

图1为可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统的示意图。

图2为可视化的非全跑道运行方案仿真评估方法的示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1所示是本发明可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统的示意图。

本发明可视化的非全跑道运行方案仿真评估系统，包括基础数据模块、运行仿真模块、可行性评估模块、效率评估模块、陆空通话模块以及数据维护模块。基础数据模块包括用于录入和存储基础数据的数据管理单元和用于对数据处理的数据处理单元，其中基础数据包括机场构型、航空器轨迹以及航班时刻数据。根据《中国民航国内航空资料汇编》中的“机场图”或者机场的autocad构型图，数据管理单元读取机场结构图，并交由数据处理单元识别机场的构型，并将结构数据网格化，提取网格格点数据信息，并存储至数据管理单元的机场构型存储区域。数据管理单元读取机场的航班时刻数据，并交由数据处理单元识别数据内各航班的航班号、执飞机型、预计起飞时间、预计着陆时间、停机位编号等信息，并依次存储至数据管理单元的航班序列存储区域。

运行仿真模块接收基础数据模块存储的基础数据，完成对机场构型、航空器轨迹数据的二次处理，实现可视化的机场各条跑道在全跑道和非全跑道模式下航空器运行演示动画的创建，以及辅助演示信息的创建。辅助演示信息包含机场的公布信息、道面标识信息以及滑行道和停机位名称等。

可行性评估模块接收评估机场气象数据，并结合基础数据模块存储的机场构型数据、航班时刻数据，实现对选定机场是否可实施非全跑道起飞的可行性分析；通过提取分析结果中的指标，采用可视化的问卷式界面，提供不同运行条件下机场实施非全跑道起飞的可行性分析。

效率评估模块包括数据录入单元和数据处置单元，数据录入单元接收导入的飞行计划数据或基础数据模块提供的历史飞行计划数据，结合基础数据模块的数据处理单元，实现对飞行计划数据的一次处理。数据处置单元接收数据录入单元处理的飞行计划数据，结合基础数据模块存储的基础数据，完成对机场构型、航空器轨迹和飞行计划数据的二次处理，分析不同航班可能的运行模式。其后，并结合机场的运行规则，生成机场在全跑道和非全跑道模式下的航班时刻序列，实现可视化的机场在不同运行模式下航空器运行演示动画的创建；同时采用航班时刻优化方法，分别推演全跑道和非全跑道模式相结合、机场处于饱和状态的航班时刻，以及非全跑道运行相对的运行效率改变结果，并提供可视化的结果分析。

陆空通话模块接受机场标准陆空通话用语，结合运行仿真模块的动画路径，分析陆空通话用语对应的语境与航空器相对应的运行阶段，实现可视化通话全过程演示动画的创建。演示动画模拟机长和管制员在全跑道和非全跑道两种模式下在不同位置的对话过程。

数据维护模块开设用户交互接口，预读取基础数据模块数据管理单元中的基础数据，并将基础数据可视化展示，依据用户做出的修改，调用基础数据模块数据处理单元实现对系统存储的基础数据的修改。

如图2所示是本发明可视化的非全跑道运行方案仿真评估方法的示意图。

本发明可视化的非全跑道运行方案仿真评估方法，步骤如下：

步骤1：系统依据用户选择的机场名称，读取基础数据模块的数据管理单元中存储的机场信息。机场分类为系统依据存储的机场信息，将机场按照区域进行划分。若用户选择的机场数据存在，则系统调出存储的基础数据。若系统选择的机场数据在系统中不存在，则调用基础数据模块的数据管理单元的数据接口，提示用户按照要求依次录入机场构型、机型等数据，依靠基础数据模块的数据管理单元处理用户录入信息，并转换成系统格式，存储至数据管理单元；若接口未读取到数据或数据错误，则继续步骤1。

步骤2：系统生成功能选择界面，可供用户对预评估的机场分别进行运行仿真、可行性评估、效率评估、陆空通话演示等方面的评估/仿真演示。

步骤3：用户选择可行性评估功能，系统依据所选取的机场，读取基础数据模块的数据管理单元存储的机场信息，同时开设接口，请求用户输入当前气象信息。系统结合气象信息，分析机场现有的技术设施、环境条件等是否符合非全跑道运行要求，并输出结果。并依据用户选择，将系统判断该非全跑道运行的条件通过问卷方式列出，用户依据问卷选择各项要求是否符合条件，并由系统给出的分析结果判断当前状态是否符合非全跑道运行条件。

步骤4：用户选择运行仿真功能，系统依据基础数据模块存储的基础数据，实现可视化的机场各条跑道在全跑道和非全跑道模式下航空器运行演示动画的创建。用户可以依据创建的动画，模拟机场内不同类型的航空器从不同的机坪开始，采用全跑道或非全跑道模式，从划出经过机坪、滑行道、跑道至起飞的仿真过程，并实时查看整个阶段的状态参数。

步骤5：用户选择效率评估功能，系统依据输入的飞行计划数据或基础数据模块提供的历史飞行计划数据，生成的机场在全跑道和非全跑道模式下的航班时刻序列和运行仿真动画，用户通过系统给出的不同运行模式下的跑道容量以及对应的航班序列以及系统计算所得的燃油消耗、滑行路径等统计信息，比较各运行条件的效率和优劣势。

步骤6：用户选择陆空通话模块功能，系统读取机场标准陆空通话用语，实现可视化的模拟机长和管制员在全跑道和非全跑道模式下通话全过程演示动画。用户依据依次查看运行不同阶段的陆空对话范例。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。