一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统技术方案

一种基于真实ADS‑B的空中交通管制模拟训练系统，包括，教员席位，科目练习数据库，受训练席位，训练数据准备席，气象数据引接模块，ADS‑B数据引接模块。本系统可以利用ADS‑B自动地生成空管训练系统中科目练习，减少了制作练习的工作量。这个科目练习中的飞机飞行航迹与真实情况是完全一致的，从而可以让教员/学员训练与实际情况完全一样的管制方法。本系统使用有离线训练模式和在线训练模式两种方式。离线训练模式是将 ADS‑B数据和天气数据转换成ADS‑B数据制作科目练习进行训练，并支持二次编辑。在线训练模式直接使用ADS‑B数据和天气数据（可选），设置练习相关信息后直接开始训练。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机应用技术和空中交通管制员模拟训练系统的航迹仿真生成和系统架构相关领域，具体涉及一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统。
技术介绍
本专利技术是提供一种空中交通管制业务模拟训练系统，可以在空中交通管制行业中的管制员训练使用。其
技术介绍
涉及到空中交通管理，ADS-B，空管模拟训练。一、空中交通管理改革开放以来，国民经济的高速增长，促使中国民航运输业不断高速发展，民航运输量不断快速增长。根据民航总局公布的统计结果，从2000年～2013年，年航班起降架次从175.7万架次增加到731.5万架次。至2013年航班起降架次总量翻了近4倍，年平均增长率达11.2%。根据预测，到2020年，全国机场货邮吞吐量、旅客吞吐量将分别保持15％和11.4%的年均增长速度。相比于美国民航运输总周转量占综合交通运输总周转量的比重是9.5%，中国民航只占整个交通运输总量比例仅为0.6%，只是非常小的一部分，所以民航还有10年的快速发展期，大运输量问题将带来不容忽视的挑战。空中交通管理（Air Traffic Management, ATM）的任务是：有效的维护和促进空中交通安全，维护空中交通秩序，保障空中交通畅通。空中交通管理旨在防止民用航空器同航空器、民用航空器同障碍物体相撞，维持并加速空中交通的有秩序的活动，保证飞行安全和提高飞行效率。管制方法有程序管制和雷达管制。二、ADS-BADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)主要实现了全方位的空对空、空对地的监视。ADS-B监视系统主要采用的是GNSS(Global Navigation Satellite System)导航卫星对飞机进行监视，它要求每架飞机都装有全双工无线通信装置支持高速数据通信，由它定时广播本身的一些信息，内容主要是飞机的位置信息、其它的附加信息和飞机的识别信息。其中，飞机识别信息包括飞机的呼号和识别码；四维位置信息包括坐标经度、坐标维度、飞行高度和时间；附加信息包括航向、航线高度、空速和风速等。这样每架飞机都能收到在其附近飞机的广播信息，如冲突告警信息，目标位置信息，气象信息等。这样，飞行员可以全面实时地了解空中和地面的情况，遇到危险可以及时处理。ADS-B与传统技术相比，优势明显：1）监视精度高；2）价格低廉；3）易于安装；4）监视能力强； 5）可取代TCAS（Traffic Collision Avoidance System）；6）可取代二次雷达；7）可为飞机车辆建立主动防撞系统；8）为“自由飞行”创造了条件。它不仅成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视，同时，对于高密度飞行区域的空中交通服务亦具有广泛的应用前景。但是，它的缺点是相关监视，完全依赖机载或车载信息源信息。三、空管模拟训练系统空管模拟训练一般是指利用空管模拟训练系统进行的管制业务练习，其目的是通过强化训练，让进近管制员从情景意识、指挥方式、特情处置等诸多方面进行训练，以弥补日常业务没有特殊情况和临界大流量的短板。空管模拟训练系统是一种自动化的空中交通管理模拟训练的计算机系统，它受训管制员所使用的席位与实际工作的席位配置基本一致，通过计算机模拟出训练系统中的航迹，飞行计划等虚拟内容，再通过管制辅助人员完成管制员发出的管制指令完成训练，并且可以通过多席位协作完成大型的复杂业务的练习。它的关键技术是航迹仿真计算技术，合理的系统架构技术，高效的数据存储访问技术。随着空中交通流量的增长，空中交通的管理水平至关重要，它成为了空中交通流量逐渐增长的关键制约因素。国家对空中交通管理员的每年的训练量及训练内容做出了相应的要求，而且训练内容会随着时代的发展做相应的调整，所以空中交通管制模拟训练系统也随之不断地升级换代，支持更多的管制业务，提供更方便高效的训练内容，能够适应未来大运输量的交通状况。
技术实现思路
本专利技术的目的是：当前的空中交通管理模拟训练系统（简称“空管训练系统”）中，训练科目练习的编制是一件非常费时费力的工作，它需要教员输入练习的相关信息并逐架次的加入航班信息，并模拟运行后发现错误再进行调整改进。本专利技术一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统可以利用当前空中交通管理系统中常用的航迹输入数据ADS-B，自动地生成空管训练系统中科目练习，大大减少了教员的工作量，而且生成的练习与实际工作场景基本一样，适合新员工训练。如果教员在自动生成的练习上再次进行编辑，又可以生成其它不同科目的衍生练习，为生成高质量的科目练习提供了丰富的素材，极大地提高了空管训练的效率。本专利技术的目的是这样达到的：一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统，硬件模块包括：教员席位，科目练习数据库，受训练席位，训练数据准备席，气象数据引接模块，ADS-B数据引接模块。硬件框架如图1所示。各席位或模块的软件配置如下：学员受训席位配置学员管制训练软件；教员席位配置ADS-B数据引接软件，气象数据引接软件，教员训练控制软件；服务器配置训练仿真模拟软件；训练数据准备席配置训练数据编辑软件，ADS-B数据引接软件，气象数据引接软件；科目练习数据库配置标准的商用关系数据库。记录用数据库可以是Oracle，MySQL，SQLServer等标准数据库产品。接入空中交通管理使用的ADS-B数据和气象数据（可选），将其转换为空中交通管理模拟训练系统可以使用的科目练习，这个科目练习中的飞机飞行航迹与真实情况是完全一致的，从而可以让教员/学员在空管训练系统上训练与实际空中交通情况完全一样的管制工作方式方法。将ADS-B数据转换为科目练习的过程中如果遇到缺失数据，本专利技术的处理方法是1）系统提供一些缺省值，随机选用；2）教员手动输入合理的数据。在受训席位完成模拟训练是依靠服务器对空中交通中各架飞机进行模拟仿真计算完成的。科目练习的模拟训练核心算法包括：飞机飞行性能参数的模拟算法，飞机沿航路航线飞行的模拟算法，飞机按标准进离场程序的模拟算法，飞机按管制员各种指令飞行的算法，飞机盲降的模拟算法。基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练科目练习的生成过程如图2 所示。在受训管制员对飞机发出管制指令后，其航迹由服务器仿真模拟计算得到。本系统科目练习使用有离线训练模式和在线训练模式两种方式。离线训练模式如图3所示，在线训练模式如图4所示。离线训练模式主要步骤是：1）引接ADS-B数据和天气数据（可选），将其记录存储；2）根据上步的ADS-B数据制作科目练习；3）如有需要，可以进行科目练习二次编辑；4）使用科目练习训练。在线训练模式的步骤只有两步，1）引接ADS-B数据和天气数据（可选）；2）设置练习相关信息后直接开始训练。本专利技术的重点在于基于真实ADS-B数据的训练科目练习制作，或者直接使用ADS-B实时数据进行训练，将真实ADS-B数据转换为空中交通管理模拟训练系统可以使用的科目练习，这样制作的练习是与真实情况完全一致的。本专利技术的有益效果是：1）真实性，训练内容与真实的空中交通完全一样，使学员可以快速了解本区域的交通状况和管制方法。2）高效性，节约了教员制作练习的时间，教员只需要设置几个简单的练习参数就可以完成科目练习的制作，一个练习的制作时间可以少于5分钟。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于真实ADS‑B的空中交通管制模拟训练系统，包括，教员席位，科目练习数据库，受训练席位，训练数据准备席，气象数据引接模块，ADS‑B数据引接模块；各席位或模块的软件配置如下：学员受训席位配置学员管制训练软件；教员席位配置ADS‑B数据引接软件，气象数据引接软件，教员训练控制软件；服务器配置训练仿真模拟软件；训练数据准备席配置训练数据编辑软件，ADS‑B数据引接软件，气象数据引接软件；科目练习数据库配置标准的商用关系数据库；记录用数据库可以是Oracle, MySQL, SQLServer等标准数据库产品。

【技术特征摘要】
1.一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统，包括，教员席位，科目练习数据库，受训练席位，训练数据准备席，气象数据引接模块，ADS-B数据引接模块；各席位或模块的软件配置如下：学员受训席位配置学员管制训练软件；教员席位配置ADS-B数据引接软件，气象数据引接软件，教员训练控制软件；服务器配置训练仿真模拟软件；训练数据准备席配置训练数据编辑软件，ADS-B数据引接软件，气象数据引接软件；科目练习数据库配置标准的商用关系数据库；记录用数据库可以是Oracle, MySQL, SQLServer等标准数据库产品。2.如权利要求1所述的一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统，其特征在于：可以利用当前空中交通管理系统中常用的航迹输入数据ADS-B，自动地生成空管训练系统中科目练习，大大减少了教员的工作量，而且生成的练习与实际工作场景基本一样，适合新员工训练；如果教员在自动生成的练习上再次进行编辑，又可以生成其它不同科目的衍生练习，为生成高质量的科目练习提供了丰富的素材，极大地提高了空管训练的效率。3.如权利要求1所述的一种基于真实ADS-B的空中交通管制模拟训练系统，其特征在于：接入空中交通管理使用的ADS-B数据和气象数据（可选），将其转换为空中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新胜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51