RVSM空域航空器机队高度保持性能分析方法及装置与流程

本发明涉及民航数据处理的技术领域，尤其涉及一种rvsm空域航空器机队高度保持性能分析方法，以及一种rvsm空域航空器机队高度保持性能分析装置。

背景技术：

自协调世界时2007年11月21日1600utc时起，我国开始在沈阳、北京、上海、广州、昆明、武汉、兰州、乌鲁木齐情报区和三亚管制区，高度层为8900米(fl291)至12500米(fl411)的空域内实施米制rvsm运行。在上述飞行情报区内8900米(fl291)以上至12500米(fl411)定义为缩小垂直间隔空域(简称rvsm空域)。

根据国际民航组织要求，实施rvsm运行的国家和地区，应定期对rvsm空域运行开展监控和评估；同时，在rvsm空域运行的航空器，应满足一定的高度保持性能(heightkeepingperformance,简称hkp)标准，从而保障rvsm空域运行安全。

国际民航组织通过对在rvsm空域运行的航空器开展研究发现，航空器在持续运行中，其高度保持性能会随着时间推移逐渐恶化，影响航空器的正常运行和空域安全。因此，icao要求各国家和地区应对其所辖在rvsm空域运行的航空器开展持续的hkp监控，并发布了最低监控要求(mmr)。同时，全球共成立了十三个地区监控组织，对其所辖地区rvsm空域航空器开展监控和安全评估工作。我国从2008年起，开始通过利用机载监控设备，并结合icao的mmr，定期发布我国rvsm空域航空器最低监控要求，对我国航空器开展hkp监控，使得我国rvsm空域运行航空器满足icao最低监控要求。

随着对监控技术研究的不断深入，以及ads-b技术在空管运行领域的普遍应用，我国同时开始利用ads-b数据配合机载监控方式开展航空器的hkp监控工作。ads-b监控具有数据持续采集、航空器覆盖面广、数据量丰富等优势，因此利用ads-b数据，能够对航空器hkp性能开展更为详细和全面的分析和研究。

目前，我国已经能够利用ads-b数据对单架航空器的hkp性能开展分析和研究，并通过ads-b航空器高度保持监控系统(简称ahms)，对在我国rvsm空域运行的单架航空器，开展持续的高度保持性能监控。ahms系统具有如下功能：

1、单架航空器hkp监控和数据分析，发现单架航空器hkp性能不合格情况；

2、通过人为辅助判断，识别单架航空器性能恶化的趋势，并及时将相关问题告知航空运营人进行处理和解决；

3、定期向航空运营人发布航空器hkp监控结果和报告；

4、在我国rvsm空域运行航空器hkp分析结果查询。

ahms系统目前主要针对单架航空器的hkp性能开展分析。在实际运行中我们发现，航空器机队可能由于维护或运行的需要，会定期开展整体维修或改装。对航空器测高学系统或其他与其高度保持能力相关的设备和系统的改装，可能会对整个航空器机型的整体hkp性能造成影响。同时，航空器的hkp性能同时受运行气象环境、空域、所属航空运营人、出厂时间、维护情况等多方面的影响，只有通过对指定范围内大量航空器，开展整体性能分析，才能够更为直观的发现其性能问题。因此，ahms系统的现有功能，已经无法满足这一性能分析需求，具体来说存在如下不足：

1、缺乏对指定目标群体航空器整体hkp性能分析；

2、无法直观给出航空器性能恶化情况的判断；

3、无法发现航空器机队在设备维护、出厂时间等因素影响下的hkp性能变化情况。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种rvsm空域航空器机队高度保持性能分析方法，其能够针对rvsm空域运行的航空器机队开展整体hkp性能的研究和分析，从而发现航空器机队整体hkp性能在不同运行条件下的特征，以及在实际运行中的恶化趋势，辅助航空运营人及有关部门，开展航空器的监控和性能维护。

本发明的技术方案是：这种rvsm空域航空器机队高度保持性能分析方法，其包括以下步骤：

(1)航空器机队高度保持性能分析；

(2)航空运营人机队高度保持性能随时间变化散点图分析；

(3)航空运营人机队高度保持性能随时间变化箱线图分析；

(4)机队高度保持性能随出厂序列号变化散点图分析；

(5)机队高度保持性能对比分析；

(6)不同数据源各机型航空器hkp性能对比分析。

本发明针对不同航空器机型，开展在不同时间段、不同航空运营人、所属不同地区、不同出厂序列号等多个维度下的整体hkp性能进行分析和研究，对我国rvsm空域内航空器机队hkp性能开展持续监控，通过对航空器机队性能的分析，发现航空器机队整体hkp性能恶化趋势，通过对机队整体hkp性能分析，及时对我国rvsm空域航空器最低监控要求进行修订和更新，通过对机队整体hkp性能的分析，向航空器运营人和有关监管部门，提供分析结果和决策建议，因此能够针对rvsm空域运行的航空器机队开展整体hkp性能的研究和分析，从而发现航空器机队整体hkp性能在不同运行条件下的特征，以及在实际运行中的恶化趋势，辅助航空运营人及有关部门，开展航空器的监控和性能维护。

还提供了rvsm空域航空器机队高度保持性能分析装置，其包括：航空器机队高度保持性能分析模块、航空运营人机队高度保持性能随时间变化散点图分析模块、航空运营人机队高度保持性能随时间变化箱线图分析模块、机队高度保持性能随出厂序列号变化散点图分析模块、机队高度保持性能对比分析模块、不同数据源各机型航空器hkp性能对比分析模块。

附图说明

图1为航空器高度保持性能各参数示意图。

图2为航空运营人机队hkp性能随时间分布散点示意图。

图3为航空运营人机队hkp性能随时间变化箱线示意图。

图4为机队hkp性能随出厂序列号变化分析。

图5为不同机型航空器hkp性能对比分析示意图。

图6为各地区监控组织机型hkp性能对比分析示意图。

图7为根据本发明的rvsm空域航空器机队高度保持性能分析方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

如图7所示，这种rvsm空域航空器机队高度保持性能分析方法，其包括以下步骤：

(1)航空器机队高度保持性能分析；

(2)航空运营人机队高度保持性能随时间变化散点图分析；

(3)航空运营人机队高度保持性能随时间变化箱线图分析；

(4)机队高度保持性能随出厂序列号变化散点图分析；

(5)机队高度保持性能对比分析；

(6)不同数据源各机型航空器hkp性能对比分析。

本发明针对不同航空器机型，开展在不同时间段、不同航空运营人、所属不同地区、不同出厂序列号等多个维度下的整体hkp性能进行分析和研究，对我国rvsm空域内航空器机队hkp性能开展持续监控，通过对航空器机队性能的分析，发现航空器机队整体hkp性能恶化趋势，通过对机队整体hkp性能分析，及时对我国rvsm空域航空器最低监控要求进行修订和更新，通过对机队整体hkp性能的分析，向航空器运营人和有关监管部门，提供分析结果和决策建议，因此能够针对rvsm空域运行的航空器机队开展整体hkp性能的研究和分析，从而发现航空器机队整体hkp性能在不同运行条件下的特征，以及在实际运行中的恶化趋势，辅助航空运营人及有关部门，开展航空器的监控和性能维护。

优选地，所述步骤(1)中，通过总垂直偏差tve、指定高度偏差aad以及测高学系统误差ase来判断航空器的hkp性能，其中ase是国际民航评价航空器hkp能力的主要指标，根据icao规定，单架航空器的ase值不能大于245英尺，ase值大于245英尺的航空器为hkp性能不合格航空器，需要进行检查和维护；航空器ase值小于245英尺，大于180英尺时，表示其hkp性能不足，需要进一步关注；通过对ads-bout数据中包含的航空器实际高度与分配高度，经过数据分析和解算，得到单架航空器的ase值；对航空器机队的hkp分析，利用解算获得的单架航空器ase大数据，分析其在不同维度和不同选择条件下的规律和变化趋势。

图1是tve、aad及ase等相关参数示意图，其中ase是国际民航评价航空器hkp能力的主要指标，根据icao规定，单架航空器的ase值不能大于245英尺(75米)，ase值大于245英尺的航空器即为hkp性能不合格航空器，需要进行检查和维护；航空器ase值小于245英尺，大于180英尺时，表示其hkp性能不足，需要进一步关注。

通过对ads-bout数据中包含的航空器实际高度与分配高度，经过数据分析和解算，能够得到单架航空器的ase值。对航空器机队的hkp分析，就是利用解算获得的单架航空器ase大数据，分析其在不同维度和不同选择条件下的规律和变化趋势。

优选地，所述步骤(2)中，ads-b数据的两种基准面分别为wgs84椭球面hae和平均海平面msl，将指定航空运营人的指定机型所有航空器基于以上两个基准面的ase值以散点的形式，按照时间维度平铺展示，通过这一分析，了解到航空运营人对机型进行改装维护后，对航空器机型hkp性能的影响，同时发现航空器机型在运行中，随时间变化，其hkp性能变化的趋势，及时提示航空运营人进行检查和维护。

图2是航空运营人机队hkp性能随时间分布散点示意图。该分析给出了指定航空运营人，指定机型，在某时间段内，该机型所有航空器随时间变化的hkp性能情况。图中两种不同颜色的数据，分别表示基于不同基准面的ads-b数据获得的分析结果。ads-b数据的两种基准面分别为wgs84椭球面(heightaboveellipsoid，简称hae)和平均海平面(heightabovemeansealevel，简称msl)。本专利中的其他分析结果，也是基于这两种基准面数据开展的分析和研究。

图中，将指定航空运营人的指定机型所有航空器的ase值以散点的形式，按照时间维度平铺展示，从图中可以看出，随着时间的推移，机队整体航空器的hkp性能有群体性变化趋势。通过这一分析，可以了解到航空运营人对机型进行改装维护后，对航空器机型hkp性能的影响。同时能够发现航空器机型在运行中，随时间变化，其hkp性能变化的趋势，及时提示航空运营人进行检查和维护。

优选地，所述步骤(3)中，箱线图是一种用作显示一组数据分散情况资料的统计图，随着时间变化，航空器机队的ase中位数以及整体分布情况都具有一定的变化，有些箱体分布在ase数值较小的区域，有些箱体分布在ase数值较大的区域，由此能够获取航空器机队整体hkp性能变化趋势；同时给出每个箱体的上下限，能够及时发现航空器hkp性能超限情况。

图3给出了航空运营人机队hkp性能随时间变化箱线图。该分析给出了指定航空运营人的指定机型，在某时间段内，该机型所有航空器hkp性能随时间变化的箱线图分析。图中横坐标为时间，纵坐标为ase值，单一箱体给出了指定时间内该机型所有航空器的hkp分布情况。从图中可以看出，随着时间变化，航空器机队的ase中位数以及整体分布情况都具有一定的变化，有些箱体分布在ase数值较小的区域，有些箱体分布在ase数值较大的区域，由此能够获取航空器机队整体hkp性能变化趋势。图中同时给出了每个箱体的上下限，能够及时发现航空器hkp性能超限情况。

优选地，所述步骤(4)中，通过航空器批次、种类、出厂序列号进行分析。

航空器hkp性能与其机载测高学系统及相关硬件设备性能具有较大关联，不同批次的航空器，可能使用不同批次或种类的硬件设备，从而可能导致其测高学系统性能和hkp性能产生变化。航空器出厂序列号，表征了航空器出厂时间和批次，一般情况下出厂序列号越大的航空器，出厂时间越晚；出厂序列号越小，航空器出厂时间越早，也意味着其运行时间越长。通过分析不同出厂序列号航空器的hkp性能，能够看出其hkp性能变化情况，同时也能够及时发现航空器长时间运行中其hkp性能恶化的趋势。

图4给出了指定机型航空器hkp性能随出厂序列号散点图分析。从图中可以看出，该机型出厂序列号5000之前的航空器其hkp性能比较离散，且ase数值较大的航空器较多；出厂序列号5000之后的航空器其ase值大部分集中在数值较小的区间，性能较为稳定。由此可以推断，该机型出厂序列号5000之前的航空器可能由于其运行时间较长，hkp性能出现了恶化的趋势；同时，该机型出厂序列号5000之后的航空器可能进行了硬件设备的更换，从而提升了其运行性能。同时在分析中，也可以根据需要指定分析某航空运营人，或某国家或地区的航空器，更为详细的定位和发现问题航空器。

优选地，所述步骤(5)中，针对不同航空运营人、不同机型、不同时间段等不同维度下航空器高度保持性能进行了对比分析；每个机型对应一个箱线，给出了该机型所有航空器的ase值统计分布情况，在这一分析中，通过对分析所有数据的选择，得到更具有针对性的分析结果，所用数据可以选定运行时间段、航空运营人、所属国家或地区，获得在一定条件下，不同航空器机型的hkp性能对比结果。

图5给出了不同机型航空器hkp性能的对比分析箱线图。图中横坐标为航空器机型，每个机型对应一个箱线，给出了该机型所有航空器的ase值统计分布情况。在这一分析中，可以通过对分析所有数据的选择，得到更具有针对性的分析结果。例如，所用数据可以选定运行时间段、航空运营人、所属国家或地区等，获得在一定条件下，不同航空器机型的hkp性能对比结果。除了图5展示的基于不同机型的对比分析，同时还可以针对不同航空运营人、不同时间等维度开展数据对比分析。当横坐标为航空运营人时，对比不同航空运营人的单一机型或多个机型的ase统计值箱线图，从而发现同一机型航空器在不同航空运营人运行中的性能差异。

当横坐标为时间时，可以通过选择分析数据，对比不同机型或不同航空运营人航空器机队随所选时间变化的趋势。

优选地，所述步骤(6)中，针对同一机型，不同地区的航空器，其ase值分布是不同的，这一差异可能受所用监控手段、航空器运行区域、气象条件多重因素的影响；将不同地区监控组织替换为不同航空运营人、不同时间段其他维度，获取新的航空器机型性能对比分析结果。

图6给出了9个不同监控组织，多个机型航空器ase均值的对比分析。图中横坐标为机型，对于同一机型，纵坐标不同颜色的圆圈代表不同监控组织计算得到的监控结果，圆圈大小代表所用该监控组织指定机型航空器数量。图中用横线和数值标识出了每种机型所有航空器的ase均值。

从图中可以看出，针对同一机型，不同地区的航空器，其ase值分布是不同的，这一差异可能受所用监控手段、航空器运行区域、气象条件等多重因素的影响。

结合这一对比分析方式，结合实际需要将不同地区监控组织替换为不同航空运营人、不同时间段等其他维度，可以获取新的航空器机型性能对比分析结果。

对应地，还提供了rvsm空域航空器机队高度保持性能分析装置，其包括：航空器机队高度保持性能分析模块、航空运营人机队高度保持性能随时间变化散点图分析模块、航空运营人机队高度保持性能随时间变化箱线图分析模块、机队高度保持性能随出厂序列号变化散点图分析模块、机队高度保持性能对比分析模块、不同数据源各机型航空器hkp性能对比分析模块。

本发明提出了针对rvsm空域航空器机队整体高度保持性能的分析方法，在现有的ahms系统及单架航空器hkp性能分析的基础上，具有如下优势：

1、通过分析，能够直观发现航空器机队hkp性能随时间变化的趋势，及时发现机队整体性能恶化情况。单架航空器hkp性能分析也能够发现航空器性能恶化情况，但较为局限，对于机队性能整体的分析，能够更为全面的发现运行问题，避免安全隐患的发生。

2、通过开展航空器机型hkp随出厂序列号变化的分析，能够发现航空器机型整体hkp性能，在运行中随时间推移，受硬件设备老化及加改装的影响，从而及时提示航空运营人对航空器进行维护。

3、在通过对不同航空运营人、不同机型、不同时间段等多个维度下整体机队的hkp性能开展分析中，能够发现在相同维度比较中的异常值及异常情况，并在实际运行中，对相应的航空器进行持续监控和关注，及时发现可能影响rvsm空域运行安全问题。

4、通过对比不同地区监控组织提供的航空器监控数据，能够观察出不同监控手段解算得到结果的差异性，从而开展进一步分析研究。同时，也能够及时发现偏离均值的异常情况，并开展持续的监控和关注。

5、通过对机队整体hkp性能的分析，能够辅助我国rvsm空域航空器最低监控要求的制定，在制定监控要求时，能够更加具有针对性的对异常航空器开展更多的监控和关注，相应的对于性能较好的航空器，能够适当降低最低监控要求，提高日常监控效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。