The invention discloses a four-dimensional track inference method based on historical track data mining. The steps include: 1. Obtaining the four-dimensional track information according to the correlation between historical flight data and surveillance data; 2. Constructing the four-dimensional track model of aircraft history; 3. Linear and non-linear simulation of the altitude and velocity of aircraft in takeoff and climbing, flat flight and descent phases respectively. 4. Analyse the horizontal trajectory of the aircraft in each flight stage. 5. Based on the above analysis results, establish the model of vertical, horizontal and velocity profiles for track estimation. Compared with the four-dimensional track model commonly used in the control system, the method of the present invention is simpler and more practical, and the accuracy of track estimation is higher. It can provide basic guarantee for key technologies such as conflict detection and resolution, approach and departure sequencing, air traffic flow prediction and flow allocation measures formulation of the new generation air traffic system.
【技术实现步骤摘要】
一种基于历史航迹数据挖掘的四维航迹推测方法
本专利技术属于民用航空空中交通管理
,特别涉及空中交通管制冲突探测、空中交通流量预测、进离场排序、基于航迹运行以及空管决策支持工具的设计与验证等。
技术介绍
航空运输业在世界经济和社会发展中发挥着重要的推动作用。国际民航组织统计显示全球空中交通量大约每十五年增加一倍,现有空中交通航行系统的运行能力已经接近饱和。为了适应未来航空业的快速发展,解决空中交通安全、空域拥挤、航班延误等问题,各国致力于开展解决未来空中交通问题的新技术研究。欧盟在2004年提出单一欧洲天空空中交通管理研究(SESAR),拟重新规划欧洲空域以满足空中交通需求,提高空管系统效能。美国在2005年提出了下一代航空运输系统(NextGen)。为了在全球范围内推进新一代空中交通管理系统的实现,ICAO更新了《全球空中航行计划》第4版,航空系统组块升级计划(ASBU)是其主要组成部分,用于指导各国将新技术合理应用到空管系统现代化建设中。新一代空中交通管理系统通过冲突探测与解脱、进离场排序、空中交通流量管理等为管制人员提供决策支持,上述技术均离不开对未来一段时间内航空器飞行轨迹的精确预测。因此,四维轨迹推测是新一代空管系统的重要基础性技术。四维航迹,也称4D航迹,是指航空器在空间中的三维位置点坐标和航空器在每个位置点相应的过点时间所组成的一系列点的集合。4D航迹推测综合考虑航空器运动学模型、性能模型、气象模型、飞行计划等要素,对航空器未来时间内的飞行轨迹进行预测,确定各个航迹点的过点时间。鉴于四维航迹预测的重要性与迫切性,国内外一些学者也对航迹预测 ...
【技术保护点】
1.一种基于历史航迹数据挖掘的四维航迹推测方法,其特征在于,包括步骤:步骤1:根据历史飞行数据和监视数据的关联关系,获得四维航迹信息,历史航迹信息包括:航班号、时间、经纬度坐标、高度、速度;步骤2:依据步骤1处理后的数据构建航空器历史四维航迹模型,包括将飞机的历史航迹在垂直面内和水平面内进行分解,把航迹分解成垂直航迹剖面、水平航迹剖面和速度剖面;步骤3:对起飞爬升阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合;步骤4:对平飞阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合;步骤5:对下降进场阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合;步骤6:历史飞行计划中的航路点构成的计划的水平航迹与历史航迹数据中的经纬度点连接构成的真实水平航迹点进行对比分析,航空器沿着计划航路飞行,但并不在航路中心线上,为了保障安全性,航空器会在航路中心线一侧偏置飞行;步骤7:根据所述步骤3、4、5和6的分析结果,建立航迹推测垂直剖面模型、水平剖面模型和速度剖面模型,使用该模型推测航空器飞行过程中速度、高度、水平航迹随时间的变化情况。
【技术特征摘要】
1.一种基于历史航迹数据挖掘的四维航迹推测方法,其特征在于,包括步骤:步骤1:根据历史飞行数据和监视数据的关联关系,获得四维航迹信息,历史航迹信息包括:航班号、时间、经纬度坐标、高度、速度;步骤2:依据步骤1处理后的数据构建航空器历史四维航迹模型,包括将飞机的历史航迹在垂直面内和水平面内进行分解,把航迹分解成垂直航迹剖面、水平航迹剖面和速度剖面;步骤3:对起飞爬升阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合;步骤4:对平飞阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合;步骤5:对下降进场阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合;步骤6:历史飞行计划中的航路点构成的计划的水平航迹与历史航迹数据中的经纬度点连接构成的真实水平航迹点进行对比分析,航空器沿着计划航路飞行,但并不在航路中心线上,为了保障安全性,航空器会在航路中心线一侧偏置飞行;步骤7:根据所述步骤3、4、5和6的分析结果,建立航迹推测垂直剖面模型、水平剖面模型和速度剖面模型,使用该模型推测航空器飞行过程中速度、高度、水平航迹随时间的变化情况。2.根据权利要求1所述的基于历史航迹数据挖掘的四维航迹推测方法,其特征在于,步骤3中所述对起飞爬升阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合,是指航空器起飞爬升阶段高度随着时间的变化采用Boltzmann分布函数拟合,速度随着时间的变化采用Logistic分布函数拟合。3.根据权利要求1所述的基于历史航迹数据挖掘的四维航迹推测方法,其特征在于,步骤5中所述对下降进场阶段历史航迹的高度、速度变化进行线性和非线性拟合,是指航空器下降进场阶段高度随着时间的变化采用Boltzmann分布...
【专利技术属性】
技术研发人员:武喜萍,刘宇,杨波,胡芹志,
申请(专利权)人:四川大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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