基于垂直剖面视图的空中交通流管理系统与方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于垂直剖面视图的空中交通流管理系统，该系统包括数据采集模块、空中交通管制模块和可视化用户界面管理器，数据采集模块采集各航空器的飞行数据，该飞行数据至少包括该航空器的三维坐标信息、航迹信息和气压数据，空中交通管制模块根据数据采集模块采集的数据来划分正常飞行区域和非正常运行区域；所述可视化用户界面管理器被配置为将空中交通管制模块输出的正常飞行区域、非正常运行区域和非正常运行航空器显示在用户的显示器的垂直剖面视图上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空管理领域，具体是一种基于垂直剖面视图的空中交通流管理系统及方法。
技术介绍
目前，随着民航运输的持续快速发展，空中交通流量增长势头迅猛，机场、空域和航线网络节点的拥挤现象严重，航路拥堵、航班延误问题突出，因此，如何在复杂空域结构以及各种限制条件下(如:天气、特情、流控、军方活动、高空风、航空公司因素等)，自适应并合理地控制空中交通的流量已成为社会广泛关注的热点问题，也成为了业内人士致力研究的课题。空中交通管理是为了一定安全性或经济性的目标，对系统所辖空中交通活动进行监视、控制、协同等一系列活动的总称。对于空中交通流的调整，使之有序顺畅是空管工作的根本任务。图1为空中交通管制体系中的飞机飞行示意图。空中交通流量管理是指有助于空中交通安全、有序和快捷地流通，以确保最大限度地利用空中交通管制服务的容量并符合有关空中交通服务当局公布的标准和容量，而设置的服务。空中交通通行能力是指综合考虑空域、天气、设施设备、管制员工作负荷情况，空中交通管制单元在单位时间内能够服务的最大航空器架次，简称“通行能力”。空中交通通行能力是空中交通服务保障能力的直接体现，是航班延误预警和应急处置机制建设的基础，是空中交通流量管理工作的重要依据，是流量管理工具最重要参数之一。空中交通通行能力的计算主要是参考空域静态评估值，由管制人员根据限制情况人为估算的一个修正。这种方法随意性大，不能准确反映空域的真实通行能力。目前，现有的针对空中交通状况空中交通管制系统采取的是一种水平面叠加的一种显示方式。空管监视界面不考虑空中目标的高度，仅根据目标的水平位置在一个地理平面上叠加显示不同高度的目标状态。这种方式可以很清楚显示目标的地理位置和水平间隔，但对目标的高度不能表示出来，管制人员只能在想象中重建三维视图。这种空中交通间隔管理方法过于依赖一线对空管制员的个人技能，加重了一线人员的工作负荷。另外，对于一个空中交通管理单元来说，日常业务包含空中交通通行能力管理和空中交通间隔管理两个方面。但这两个方面目前在空中交通管理系统中是分开的，值班管制员人为估算空中交通通行能力，使用空管自动化系统实现空中交通间隔管理，不能实现空中交通通行能力和间隔管理的有机统一。
技术实现思路
因此，针对上述的问题，本专利技术提出基于垂直剖面视图的空中交通流管理方法，使管制人员一目了然的知晓目标的地理位置、水平间隔以及垂直高度，并且统一空中交通通行能力估算和空中交通间隔管理。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，一种基于垂直剖面视图的空中交通流管理系统，该系统包括数据采集模块、空中交通管制模块和可视化用户界面管理器，数据采集模块采集各航空器的飞行数据，该飞行数据至少包括该航空器的三维坐标信息、航迹信息和气压数据，空中交通管制模块根据数据采集模块采集的数据来划分正常飞行区域和非正常运行区域；空中交通管制模块划分正常飞行区域和非正常运行区域包括以下过程:过程21:空中交通管制模块的数据库中预存各航空器预先设定的航迹数据信息，将数据采集模块实时发送的各航空器的航迹信息进行比对，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器；过程22:如果两个临近的非正常运行航空器之间的间距小于预设距离，则将如下区域划为非正常运行区域:以该两个非正常运行航空器连接线的中点为圆心、以该两个非正常运行航空器连接线的长度为半径所做出的圆形区域；非正常运行区域以外的区域为正常运行区域；所述可视化用户界面管理器被配置为将空中交通管制模块输出的正常飞行区域、非正常运行区域和非正常运行航空器显示在用户的显示器的垂直剖面视图上。作为另外一个可行的方案，划分正常飞行区域和非正常运行区域的过程21还包括以下过程:空中交通管制模块的数据库中预存各航线的气压数据，将数据采集模块实时发送的各航空器的气压数据进行比对，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器。作为另外一个可行的方案，划分正常飞行区域和非正常运行区域的过程21还包括以下过程:空中交通管制模块对数据采集模块实时发送的各航空器的三维坐标信息中的高度数据进行提取，并比较预设时间间隔(例如每个t时间提取该航空器的三维坐标信息中的高度数据，记为{hl，h2...，hn}，比较相邻高度数据的差值或比值)的相邻高度数据，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器。基于上述空中交通流管理系统，本专利技术还提供了一种基于垂直剖面视图的空中交通流管理方法，包括如下过程: 步骤1:数据采集模块实时采集各航空器的飞行数据，该飞行数据至少包括该航空器飞行的三维坐标信息、航迹信息和气压数据； 步骤2:空中交通管制模块与数据采集模块建立通讯连接，数据采集模块在预设间隔时间内将其采集的数据发送至空中交通管制模块；空中交通管制模块对步骤I采集的数据进行处理，并根据处理结果来划分正常飞行区域和非正常运行区域；其中，划分正常飞行区域和非正常运行区域包括以下过程:过程21:空中交通管制模块的数据库中预存各航空器预先设定的航迹数据信息，将数据采集模块实时发送的各航空器的航迹信息进行比对，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器；过程22:如果两个临近的非正常运行航空器之间的间距小于预设距离，则将如下区域划为非正常运行区域:以该两个非正常运行航空器连接线的中点为圆心、以该两个非正常运行航空器连接线的长度为半径所做出的圆形区域；非正常运行区域以外的区域为正常运行区域； 步骤3:将正常飞行区域、非正常运行区域以及非正常运行航空器通过显示器上采用垂直剖面视图显示出来，并且动态演示各航空器的运行轨迹。本专利技术中，采用垂直剖面视图将各航空器清晰的显示出来，并且标识出来非正常运行航空器和非正常运行区域，方便工作人员查看并及时做出反应。作为另外一个可行的方案，划分正常飞行区域和非正常运行区域的过程21还包括以下过程:空中交通管制模块的数据库中预存各航线的气压数据，将数据采集模块实时发送的各航空器的气压数据进行比对，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器。作为另外一个可行的方案，划分正常飞行区域和非正常运行区域的过程21还包括以下过程:空中交通管制模块对数据采集模块实时发送的各航空器的三维坐标信息中的高度数据进行提取，并比较预设时间间隔(例如每个t时间提取该航空器的三维坐标信息中的高度数据，记为{hl，h2...，hn}，比较相邻高度数据的差值或比值)的相邻高度数据，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器。本专利技术通过上述方案，提供给工作人员易于查看的周围空中交通的交通图形用户界面，大大方便了工作人员查看，使其能够根据特殊情况及时做出反应。【附图说明】图1为空中交通管制体系中的飞机飞行示意图； 图2为系统结构框图； 图3为基于水平视图的空中交通过程监视示意图； 图4为基于垂直剖面视图的空中交通过程监视示意图； 图5为基于垂直剖面的空中交通限制情况显示； 图6为基于垂直剖面的空中交通通行能力显示和计算； 图7为基于垂直剖面的空中交通间隔管理方法； 图8为基于垂直剖面的空中交通流管理方法实施图。【具体实施方式】现结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进一步说明。本专利技术对现有的水平视图的空中交通流管理系统进行改进，改为垂直剖面视图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于垂直剖面视图的空中交通流管理系统，该系统包括数据采集模块、空中交通管制模块和可视化用户界面管理器；数据采集模块采集各航空器的飞行数据，该飞行数据至少包括该航空器的三维坐标信息、航迹信息和气压数据；空中交通管制模块根据数据采集模块采集的数据来划分正常飞行区域和非正常运行区域；空中交通管制模块划分正常飞行区域和非正常运行区域包括以下过程：过程21：空中交通管制模块的数据库中预存各航空器预先设定的航迹数据信息，将数据采集模块实时发送的各航空器的航迹信息进行比对，如果大于预设的阈值范围，则标记为非正常运行航空器；过程22：如果两个临近的非正常运行航空器之间的间距小于预设距离，则将如下区域划为非正常运行区域：以该两个非正常运行航空器连接线的中点为圆心、以该两个非正常运行航空器连接线的长度为半径所做出的圆形区域；非正常运行区域以外的区域为正常运行区域；所述可视化用户界面管理器被配置为将空中交通管制模块输出的正常飞行区域、非正常运行区域和非正常运行航空器显示在用户的显示器的垂直剖面视图上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张战波，黄俊祥，陈晓光，施和平，
申请(专利权)人：中国民用航空厦门空中交通管理站，
类型：发明
国别省市：福建;35