一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法技术

本发明专利技术提供了一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法，包括：获取飞机信息及飞机飞行的轨迹数据；获取环境数据和地形数据；基于所述飞机信息、轨迹数据、环境数据和地形数据构建功能共振分析模型；根据所述功能共振分析模型判断飞机能否安全着陆，如果判断结果为否，发出警报。通过使用共振分析模型判断飞机能否安全着陆，由于构建了共振分析模型及相应的函数，提高了预测精度，大幅度提高了飞机着陆时的安全性，降低了飞行员在飞机降落的劳动强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机控制领域，特别是一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法。
技术介绍
系统安全工程学科发展的这几十年来，出现了很多的系统安全性评估方法。传统的系统安全性评估方法在系统安全工程领域已有广泛应用。但是，随着大规模复杂社会技术系统出现，也逐渐显示出了这些方法的局限。功能共振分析方法是一种新型的热门的复杂社会技术系统建模方法，能够对非线性复杂系统的安全性进行有效评估。但是，其分析现在仅限于人工手动分析，完备性和一致性得不到较好的保证。基于模型的安全分析是形式化方法在现有系统安全性评估领域的扩展，是自动化运行的系统安全性评估技术。为解决传统安全性评估方法手动分析耗时耗力、容易出错、正确性得不到保证的局限。功能共振分析方法(Functional Resonance Analysis Method，FRAM)是一种新型的复杂社会技术系统建模方法，能够对非线性复杂系统的安全性进行有效评估。FRAM自出现以来，在事故调查和系统分析方面表现出了强大的生命力，特别是在对航空事故的调查，分析系统的命令与控制，分析空中交通管理系统等领域，能够发现传统分析方法所不能发现的问题。但是，其分析现在仅限于人工手动分析，主观随意性强，完备性和一致性得不到较好的保证。所以，为了使得FRAM的实用性更强，完全有开发基于这种方法的形式化技术的需要。目前，飞机着陆时通常采用无线电高度系统来测量飞机对地距离，该系统是将飞机视作一个质点，仅探测机身腹部对地的距离。为了判断飞机着陆时的姿态情况，飞行员要通过观察姿态仪表显示的俯仰、倾斜角，根据经验来判断飞机各个起落架之间与地面接近的情况，同时还要观察升降速度表，防止下降速率过大引起重着陆，冲击起落架结构。重着陆对飞机的结构可能产生严重影响，发生重着陆后飞机需进行结构、大翼、起落架等多处检查才能使用，因此检测飞机是否发生重着陆非常重要。综上所述，现有技术中存在如下缺陷：现有的共振分析方法及模型难以评估系统安全，特别是在评估飞机降落时无线电系统很难实时的判断飞机与地面是否冲突，这导致对飞行员的技术水平要求很高，特别是在天气恶劣的时候容易导致飞行事故，因此，迫切需要设计新的模型进行飞机降落的安全评估。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法，包括以下步骤：获取飞机信息及飞机飞行的轨迹数据；获取环境数据和地形数据；基于所述飞机信息、轨迹数据、环境数据和地形数据构建功能共振分析模型；根据所述功能共振分析模型判断飞机能否安全着陆，如果判断结果为否，发出警报。更进一步地，所述飞机信息至少包括飞机呼号、飞机类型、飞机导航和航线信息中的之一。更进一步地，所述轨迹数据包括经度、纬度和海拔高度。更进一步地，所述环境数据为天气数据。更进一步地，所述天气数据包括气压、风速、风向和降水数据。更进一步地，所述地形数据为地表海拔高度和障碍物数据。更进一步地，所述功能共振分析模型至少包括以下其中之一：输入，用于启动功能的事物或功能将要处理或转化的事物；输出，功能运行的结果；前提，功能执行之前须存在的条件；资源，功能执行所需要或者消耗掉的事物；时间，影响功能的时间约束，包括起始时间、结束时间或持续时间；控制，功能是如何被监测或控制的。更进一步地，根据功能共振分析模型构建的基于飞机信息的函数为：获取轨迹数据函数为：该数据可以通过机载GPS设备获得，向量表示经度，向量表示纬度，向量表示高度，向量表示水平方向速度，向量表示垂直方向速度。根据功能共振分析模型构建的基于轨迹数据的函数为：该函数的输入为函数F2的输出数据，即通过飞机轨迹数据中的经度向量纬度向量高度向量水平方向速度向量和垂直方向速度向量来确定输出结果，其表示飞机的实时状态；该函数受时间的约束，即实时获取飞机的飞行状态。根据功能共振分析模型构建的基于环境数据的函数为：该函数受时间的约束，即实时获取环境数据。根据功能共振分析模型构建的基于地形数据的函数为：式中：h、v和u的含义分别为高度向量水平方向速度向量和垂直方向速度向量的数值大小，s表示飞机距某一地形或障碍物的水平距离，MinH表示最小安全高度，最小安全高度的含义是飞机飞过某一地形或障碍物所能安全通过的最低高度；该函数受地形建模规则的约束，该函数执行的前提是空域合格，即空域不合格时无法引导飞机降落。基于所述功能共振分析模型构建地形冲突预测函数：F6的输出表示地形冲突结果，输出结果为：0表示无输出，表示飞机信息或环境数据异常，发出警报，提醒机组人员操作，1飞机不与地形发生冲突，2飞机将与地形发生冲突，发出警报，提醒机组人员操作，机组人员通过函数F5的输出进一步判断飞机即将发生冲突的程度，如果F5＝1，其表示地形冲突属于一般级别，机组正常处理即可，如果F5＝2，其表示地形冲突属于严重级别，需要机组立即紧急处理。更进一步地，所述根据所述功能共振分析模型判断飞机能否安全着陆具体为：根据地形冲突预测函数F6的输出结果判断是否飞机即将与地形发生冲突，如果是，则发出警报，通知飞行员控制飞机上升速度，以避免飞机与地形发生冲突。本专利技术的技术效果为：创造性的使用共振分析模型判断飞机能否安全着陆，由于构建了共振分析模型及相应的函数，提高了预测精度，大幅度提高了飞机着陆时的安全性，降低了飞行员在飞机降落的劳动强度。附图说明图1是本专利技术的一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法的流程图图。图2是机场地形示意图。具体实施方式模型检测(Model Checking)是一种验证有限状态系统是否符合特定属性的过程。该方法的基本原理是对系统进行状态搜索，来确定其是否满足某些属性。或者说是，系统建模语言描述的系统，是否满足性质描述语言的属性。方法分为模拟和测试两部分。其局限性也表现在系统的状态必须是有限的，因此主要适用于有限状态系统。模型检测完全可以自动运行，效率高。性质不满足时，模型检测工具一般会提供反例(counterexample)，来帮助使用者对系统的故障或错误进行更深入的了解。模型检测由系统模型、系统属性和模型检测工具三个重要部分组成，分别在模型检测的三个步骤中扮演重要作用。这三个步骤可详细表述如下。(1)系统模型描述。在此阶段采用形式化语言将具体的系统用抽象的系统模型进行描述。系统模型规约语言根据不同的模型检测工具而不同。(2)系统属性描述。将需要验证的系统属性，用特定的逻辑表达式描述。不同的模型检测工具对属性描述有着不一样的情况。(3)验证。一般情况下，验证过程由模型检测工具自动执行。但是，对验证结果的分析和研究就需要人来开展。结合分析的需要，开展必要的反复的模拟和测试过程。模型检测的优势表现在，验证过程完全是自动地进行，验证速度快。当系统模型不满足系统属性时，模型检测工具可以提供一个或多个反例，对导致不满足的错误进行识别，方便研究人员进行分析。“实际场景”的描述包含以下几个部分：系统的初始状态，描述了功能如何触发，或者是哪些功能最初就是异常。系统运行的环境条件，详述了系统运行的外部条件及其可能的变化情况。例如，天气条件、温度和湿度等。系统一般假设，阐述了一个实际场景的一些必要假设。例如，在实际情况中，某些功能的变化可能永远不会发生，或者变化非常小，就可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，包括：获取飞机信息及飞机飞行的轨迹数据；获取环境数据和地形数据；基于所述飞机信息、所述轨迹数据、所述环境数据和所述地形数据构建功能共振分析模型；以及根据所述功能共振分析模型来判断飞机能否安全着陆，如果判断结果为否，发出警报。

【技术特征摘要】
1.一种基于功能共振分析的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，包括：获取飞机信息及飞机飞行的轨迹数据；获取环境数据和地形数据；基于所述飞机信息、所述轨迹数据、所述环境数据和所述地形数据构建功能共振分析模型；以及根据所述功能共振分析模型来判断飞机能否安全着陆，如果判断结果为否，发出警报。2.根据权利要求1所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述飞机信息至少包括飞机呼号、飞机类型、飞机导航和航线信息中的之一。3.根据权利要求1所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述轨迹数据包括经度、纬度和海拔高度。4.根据权利要求1所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述环境数据包括天气数据。5.根据权利要求4所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述天气数据包括气压、风速、风向和降水数据。6.根据权利要求1所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述地形数据为地表海拔高度和障碍物数据。7.根据权利要求1-6中任一项所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述功能共振分析模型包括：输入，用于启动功能的事物或功能将要处理或转化的事物；输出，功能运行的结果；前提，功能执行之前须存在的条件；资源，功能执行所需要或者消耗掉的事物；时间，影响功能的时间约束，包括起始时间、结束时间或持续时间；以及控制，功能是如何被监测或控制的。8.根据权利要求7所述的飞机安全着陆处理方法，其特征在于，所述功能共振分析模型包括以下函数：基于飞机信息的函数F1为：获取轨迹数据函数F2为：该数据可以通过机载GPS设备获得，向量表示经度，向量表示纬度，向量表示高度，向量表示水平方向速度，向量表示垂直方向速度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑾，杨启舶，赵廷弟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11