专利名称：一种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法，具体地涉及一种基于雷达航迹信息的航班偏航状态判断、修正计划航路航路点过点时间的方法。
背景技术：
目前我国的空中交通流量管理服务一直处于滞后、低效的状态，与高速增长的空中交通流量之间的矛盾日益突出，需要建立一套科学有效的空中交通流量管理体系以对空中交通流量进行科学管理，而进行流量管理的前提和基础就是需要对空中交通的实际状况、以及流量的分布与发展趋势进行准确地预测。目前国内的航迹推测方法主要针对航空器在计划航路上正常飞行的情况进行过点时间预测，并由此预测计划航路上的飞行流量。但是如果航空器由于特殊情况(如雷达引导)在部分时间内偏离了计划航路，上述方法将无法预测航空器的过点时间，因而导致 预测飞行流量时出现误差，不利于制定科学的飞行流量管理措施。因此，解决偏航航班过点时间预测问题对于提高航迹预测的精度并提高飞行流量预测的准确性具有重要意义。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法。本发明的技术方案是这种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法包括以下步骤(1)根据航班的计划航迹信息和雷达航迹数据，识别航班是否偏航；(2)识别偏航航班飞行的目标航路点，预测目标航路点的过点时间；(3)识别偏航航班旁经的计划航路点，预测旁经航路点的过点时间。该方法利用正射投影将偏航航班旁经的原计划航路上的航路点映射到雷达航迹上，通过预测映射点的过点时间近似得到原计划航路点的过点时间，弥补了国内航迹预测方法中对偏航航班航迹预测的空白。
图I为本发明的核心原理图；图2为识别偏航航班流程图；图3为识别并预测偏航航班飞行目标航路点过点时间流程图；图4为识别并预测偏航航班旁经的计划航路点过点时间流程图。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图I为本发明的核心原理图。这种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法包括以下步骤(I)根据航班的计划航迹信息和雷达航迹数据，识别航班是否偏航；(2)识别偏航航班飞行的目标航路点，预测目标航路点的过点时间；(3)识别偏航航班旁经的计划航路点，预测旁经航路点的过点时间。图2为步骤(I)的流程图。所述步骤(I)包括以下分步骤(1. I)读取航班计划航迹起点到终点之间每相邻两航路点连成的航线段集合ILpL2,…LJ ；(1.2)计算雷达航迹点R在各航线段(LijL2, -LJ的正射投影(RijR2, -RJ ；(1.3)若(LijL2, ...Lj中存在航线段Li和其雷达航迹正射投影Ri,使得以下三个条件同时成立，则航班未发生偏航，否则航班发生偏航正射投影Ri落在Li的中心线上(非延长线上)；雷达航迹点R与正射投影Ri之间的距离RRi ( Li半宽A的磁方位角与雷达航迹点R的航向相同。图3为步骤⑵的流程图。所述步骤⑵包含以下分步骤(2. I)读取航班计划航迹包含的航路点集合(P1, P2,…PJ ； (2. 2)计算雷达航迹点R与(P1, P2,…PJ连线的磁方位角{ 0 p 0 2，…0 J ; (2. 3)若存在一个航路点Pi使得RPj连线的磁方位角0 j与雷达航迹点R的航向相同，则Pj为航班飞行的目标航路点，记为PDe;st ； (2. 4)读取雷达航迹点R的速度\ ； (2. 5)读取基于历史航迹数据统计的目标航路点Pltest的经验速度Vltest ； (2. 6) 计算雷达航迹点R与目标航路点Pllest的平均速度f = Vr+卜；(2. 7)计算雷达航迹点R与目标航路点PDe;st之间的距离L ； (2. 8)计算航班从雷达航迹点R飞到目标航路点Pltest所需的时间& = 4 ; (2. 9)计算航班目标航路点Pllest的过点时间^ =T +Af，其中^为雷达
V^Dest，%标
航迹点R的时标。图4为步骤(3)的流程图。所述步骤(3)包含以下分步骤(3. I)读取航班计划航迹包含的航路点集合{ 1，？2，吣匕-1，？1)#}，其中？!)@为步骤⑵中识别的飞行目标航路点；(3.2)初始化计划航迹上的旁经航路点集合FlyBy =小；(3. 3)分别计算航路点(P1, P2，…Pj-J在雷达航迹点R与目标航路点Pllest连线上的正射投影{P' 1,P/ 2，…P' J-J ； (3. 4)对任意航路点Pm e (P1, P2,"十^}，若P' m的正射投影点P' m在雷达航迹点R与目标航路点PDest的连线上(非延长线上)，则Pm为计划航迹上偏航航班旁经的航路点，将其正射投影点P' >加入集合FlyBy ; (3. 5)若FlyBy关(^，对其中任意元素P' mEFlyBy，依次按步骤(3. 6)-(3. 9)计算；(3. 6)读取雷达航迹点R的速度Vk ； (3. 7)读取基于历史航迹数据
统计的P' 的经验速度; (3.8)计算雷达航迹点R与P' u之间的平均速度f = Mk;
(3.9)计算雷达航迹点R与P' m之间的距离L;(3.10)计算航班从雷达航迹点R飞到P' m
所需的时间A/ = 4;(3. 11)计算P' 的过点时间r =T +^P1 对应的原计划航迹上
Vp ~标
的旁经航路点Pm的过点时间近似视为=Tpm，其中Alts为雷达航迹点R的时标。
权利要求
1.一种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)根据航班的计划航迹信息和雷达航迹数据，识别航班是否偏航； (2)识别偏航航班飞行的目标航路点,预测目标航路点的过点时间； (3)识别偏航航班旁经的计划航路点，预测旁经航路点的过点时间。
2.根据权利要求I所述的基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法，其特征在于，所述步骤(I)包括以下分步骤 (I. D读取航班计划航迹起点到终点之间每相邻两航路点连成的航线段集合IL1,L2, ---Lj ； (1.2)计算雷达航迹点R在各航线段ILnL2,…LJ的正射投影{R1;R2，-Rj； (1.3)若ILnL2,…LJ中存在航线段Li和其雷达航迹正射投影Ri,使得以下三个条件同时成立，则航班未发生偏航，否则航班发生偏航正射投影Ri落在Li的中心线上(非延长线上)；雷达航迹点R与正射投影Ri之间的距离RRi ( Li半宽A的磁方位角与雷达航迹点R的航向相同。
3.根据权利要求I所述的基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下分步骤 (2. I)读取航班计划航迹包含的航路点集合{P1;P2，…PJ ； (2.2)计算雷达航迹点R与{P1;P2，…PJ连线的磁方位角P1,θ2, ... 0J ； (2. 3)若存在一个航路点P」使得RP^连线的磁方位角Θ i与雷达航迹点R的航向相同，则Pj为航班飞行的目标航路点，记为PDe;st ； (2. 4)读取雷达航迹点R的速度Vk ； (2. 5)读取基于历史航迹数据统计的目标航路点Pllest的经验速度Vltest ； (2. 6)计算雷达航迹点R与目标航路点Pllest的平均速度P =; (2. 7)计算雷达航迹点R与目标航路点Pllest之间的距离L ； (2. 8)计算航班从雷达航迹点R飞到目标航路点Pllest所需的时间Δ = 4 ; V (2. 9)计算航班目标航路点Pltest的过点时间Cdcs, = +At，其中7^#为雷达航迹点R的时标。
4.根据权利要求I所述的基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下分步骤 (3. I)读取航班计划航迹包含的航路点集合{P1;P2，…Pj^PllesJ，其中Pltest为步骤(2)中识别的飞行目标航路点； (3.2)初始化计划航迹上的旁经航路点集合FlyBy= Φ ； (3. 3)分别计算航路点{P1;P2，…PjJ在雷达航迹点R与目标航路点Pllest连线上的正射投影{P' W 2，…F J^1I ； (3. 4)对任意航路点Pm e (PijP2,…PjJ，若Pm的正射投影点P! m在雷达航迹点R与目标航路点PDest的连线上(非延长线上)，则Pm为计划航迹上偏航航班旁经的航路点，将其正射投影点P' m加入集合FlyBy ； (3.5)若FlyBy古Φ，对其中任意元素P' m e FlyBy，依次按步骤(3.6)-(3.9)计算；(3. 6)读取雷达航迹点R的速度Vk ； (3. 7)读取基于历史航迹数据统计的P' m的经验速度*· (3.8)计算雷达航迹点R与P' 间的平均速度
全文摘要
一种基于雷达航迹的偏航航班过点时间预测方法包括以下步骤(1)根据航班的计划航迹信息和雷达航迹数据，识别航班是否偏航；(2)识别偏航航班飞行的目标航路点，预测目标航路点的过点时间；(3)识别偏航航班旁经的计划航路点，预测旁经航路点的过点时间。该方法利用正射投影将偏航航班旁经的原计划航路上的航路点映射到雷达航迹上，通过预测映射点的过点时间近似得到原计划航路点的过点时间，弥补了国内航迹预测方法中对偏航航班航迹预测的空白。
文档编号G08G5/00GK102819966SQ201210330999
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者彭瑛, 胡明华, 谢华, 张颖, 李 杰, 许俐, 顾欣 申请人:南京航空航天大学