一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法技术

本发明专利技术公开一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，步骤是：构建四维航迹预测所需的航空器初始意图模型、外部环境模型与质点模型；对航空器进行航迹预测，得到初始的四维航迹以及航路点的预计到达时间；利用管制自动化系统或管制辅助决策系统中航班排序、冲突解脱的功能，获得航路点的所需到达时间；对航空器初始的四维航迹进行优化；在空中交通管制辅助系统中显示航空器预计的水平轨迹与垂直剖面，并直接生成管制员应当向飞行员下达的管制指令。此种方法通过航迹预测与航迹优化快速生成管制指令，其规划的指令与航迹对管制员和飞行员而言操作简单，可控性强，并能使航空器按照所需到达时间通过航路点。

A method of command aided decision generation based on required arrival time

The invention discloses a desired control decision instruction generation method based on arrival time steps: initial aircraft trajectory prediction to construct four-dimensional intention model and external environment model and particle track model; prediction of aircraft, get the initial track and route points four dimension Airlines flight is expected to arrive in time; decision support system use control automation system or control sorting, conflict resolution function, to obtain the desired waypoint arrival time of aircraft; D route to optimize the initial display level; and the vertical profile of the aircraft trajectory is expected to assist in air traffic control system, and directly generate controllers should control instructions issued to pilots. This method through the trajectory prediction and trajectory optimization of rapid generation of control instruction, the instruction and the planning path of the pilot and controller, simple operation, strong controllability, and can make the aircraft in accordance with the required arrival time by waypoint.

【技术实现步骤摘要】
一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法
本专利技术属于民用航空器空中交通管理
，涉及空中交通管制自动化与智能化、空中交通管制决策支持工具领域，特别涉及一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法。
技术介绍
随着空中交通流量的迅猛增长，空域拥挤状况愈发严重，因此而引起的航班延误率升高、冲突调配难度加大已成为目前管制工作中的一大难题。与此同时，管制的工作压力也与日俱增，以往凭借经验判断的管制方法已很难满足当前运行的需求，必须在管制设备和管制手段上寻求革新。对于空中交通管理部门来说，管制辅助决策系统是一种提高效率、减轻负荷与保障安全的有效工具。管制辅助决策系统是以航迹预测为基础的：根据当前航空器状态、对飞行员和管制员意图的估计、结合气象信息与航空器性能，推算航空器在未来一段时间内的飞行状态；管制辅助决策系统根据航迹推算的结果，使用计算机快速有效地对航空器进行排序、冲突探测，进而依据一定的规则进行调度和冲突解脱。鉴于此，辅助决策系统的核心和关键是控制过点时间，即控制到达某一航路点的所需到达时间(RequiredTimeofArrival，RTA)。以下文章或专利是关于基于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，构建四维航迹预测所需的航空器初始意图模型、外部环境模型与质点模型；步骤2，按照步骤1中建立的意图模型、环境模型、质点模型，对航空器进行航迹预测，得到初始的四维航迹以及航路点的预计到达时间；步骤3，利用管制自动化系统或管制辅助决策系统中航班排序、冲突解脱的功能，获得航路点的所需到达时间；步骤4，由步骤3中的所需到达时间，对航空器初始的四维航迹进行优化；步骤5，在空中交通管制辅助系统中显示航空器预计的水平轨迹与垂直剖面，并直接生成管制员应当向飞行员下达的管制指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，构建四维航迹预测所需的航空器初始意图模型、外部环境模型与质点模型；步骤2，按照步骤1中建立的意图模型、环境模型、质点模型，对航空器进行航迹预测，得到初始的四维航迹以及航路点的预计到达时间；步骤3，利用管制自动化系统或管制辅助决策系统中航班排序、冲突解脱的功能，获得航路点的所需到达时间；步骤4，由步骤3中的所需到达时间，对航空器初始的四维航迹进行优化；步骤5，在空中交通管制辅助系统中显示航空器预计的水平轨迹与垂直剖面，并直接生成管制员应当向飞行员下达的管制指令。2.如权利要求1所述的一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，其特征在于：所述步骤1中，航空器的初始意图模型的构建方法是：根据飞行计划与航路点坐标，建立航空器的水平航迹；结合数据库编码表与管制移交协议，确定航空器所要经过的航路点的速度限制和高度限制；由此得到航空器的初始意图模型。3.如权利要求1所述的一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，其特征在于：所述步骤1中，外部环境模型的构建方法是：步骤1a，根据温度偏差和气压高度，确定大气温度T：T＝T0+ΔT+βT·Hp其中，T0＝288.15K，表示国际标准大气条件下在平均海平面处的温度；ΔT表示温度偏差；Hp表示气压高度；βT＝-0.0065K/m，表示温度垂直递减率；步骤1b，根据大气温度T，确定大气压力p：其中，p0＝101325Pa，表示国际标准大气条件下的空气压力；g0＝9.80665m/s2，表示重力加速度；R＝287.05287m2/(K·s2)，表示空气常数；步骤1c，根据温度T与压力p，确定大气密度ρ：步骤1d，根据气象预报中的风向风速，结合大气温度、大气压力和大气密度，建立航空器运行的环境模型。4.如权利要求1所述的一种基于所需到达时间的管制辅助决策指令生成方法，其特征在于：所述步骤1中，质点模型的构建方法是：步骤10a，计算航空器发动机的推力，其最大起飞推力Thrmaxclimb如下式：Thrmaxclimb＝CTc,1·(1-h/CTc,2+CTc,3·h2)·(1-CTc,5·ΔT)其中，h为大地高，CTc,1、CTc,2、CTc,3和CTc,5均为推力系数；步骤10b，根据下式计算航空器阻力：其中，VTAS为航空器真空速；CD为阻力系数，S为机翼参考面积；步骤10c，航空器运动学方程如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军峰，刘杰，朱海波，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32