基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ADS‑B航迹数据的航空器油耗计算方法包括：获取数据信息，存入数据库；通过航班时刻信息和ADS‑B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段；依据数据信息确定每个阶段的燃油流量；依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量；依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量；根据LTO阶段和CCD阶段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油消耗量TF。可计算航班完整运行过程的总油耗，并且可根据阶段划分算出各个阶段内的油耗，以便于阶段性分析与统计方面的需要。

An Aircraft Fuel Consumption Calculating Method Based on ADS-B Track Data

【技术实现步骤摘要】
基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法
本专利技术涉及航空器运行状态识别与性能分析领域，具体涉及一种基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法。
技术介绍
随着全球空中交通活动保持持续快速增长，航空运输已经成为最便捷的交通出行方式之一，但同时也对全球和地区的环境造成了严重影响，如果地球生态系统和气候系统突破了某个的临界点，则会导致不可逆转的气候变化，例如高温、雾霾、大雾和强雷暴等极端天气的频发。而这些极端天气又会造成大面积航班延误和取消，反过来又会影响和制约到航空运输业的发展。因此，航空运行节能减排成为推进绿色民航发展的重要内容。同时，降低航空器排放量也意味着减少燃油消耗，对于航空公司来说降低运营成本是至关重要的。另外各航空公司由于商业秘密的考虑，不会向外提供航班的载重与油耗等数据，因此在进行航班油耗分析与统计之前需要有一个油耗估算方法。当前国内外对油耗估算方法主要有三类：(1)基于航班计划数据建立航空器性能仿真计算平台；(2)仅针对机场地区使用国际民航组织(ICAO，InternationalCivilAviationOrganization)的起飞着陆循环(LTO，LandingandTake-offCycle)方法；(3)基于航空器QAR(QUickAccessRecord)监视数据建立神经网络模型对空中油耗进行估算。这些方法主要有两个方面的限制：仿真模型中假设航空器按照理想航迹进行飞行，而航空器实际飞行轨迹与理想航迹之间存在一定的差距；LTO方法仅适用于机场上空3000英尺范围内的油耗计算，而对3000英尺以上的航路飞行则无法适用；神经网络方法估算的精度取决于学习库的范围，因此需要建立完整而庞大的学习库才能获得最佳效果。如何解决上述问题，是目前亟待解决的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法包括：获取数据信息，存入数据库；通过航班时刻信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段；依据数据信息确定每个阶段的燃油流量；依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量；依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量；根据LTO阶段和CCD阶段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油消耗量TF。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供了一种基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法包括：获取数据信息，存入数据库；通过航班时刻信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段；依据数据信息确定每个阶段的燃油流量；依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量；依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量；根据LTO阶段和CCD阶段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油消耗量TF。可计算航班完整运行过程的总油耗，并且可根据阶段划分算出各个阶段内的油耗，以便于阶段性分析与统计方面的需要。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术所提供的基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法的流程图。图2是本专利技术所提供的航班历史时刻与ADS-B飞行轨迹数据的主要字段示意图。图3是本专利技术所提供的航班完整运行阶段划分示意图。图4是本专利技术所提供的航路上地速GS、风速WS和真空速TAS矢量关系示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例1请参阅图1为本实施例1提供了一种基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法。基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法可计算航班完整运行过程的总油耗，并且可根据阶段划分算出各个阶段内的油耗，以便于阶段性分析与统计方面的需要。基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法包括：S110：获取数据信息，存入数据库；S120：通过航班时刻信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段；S130：依据数据信息确定每个阶段的燃油流量；S140：依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量；S150：依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量；S160：根据LTO阶段和CCD阶段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油消耗量TF。在本实施例中，步骤S110包括：准备静态数据，存入数据库；其中，静态数据包括机场信息资料、BADA机型性能数据、ICAOEEDB发动机排放数据和高空航路气象观测资料，机场信息资料提供机场的地理位置信息和标高，BADA提供机型性能数据，EEDB提供机型发动机在7％、30％、85％和100％四种推力调定值的燃油流量、HC排放指数、CO排放指数和NOx排放指数；建立BADA机型与EEDB发动机型号的关联表；如下表给出了几种常见机型与发动机型号的关联信息。准备动态数据，存入数据库；其中，动态数据包括航班历史时刻信息和ADS-B飞行轨迹数据。这两种数据通过航班唯一标识码FlightID进行关联，即通过航班FlightID对该航班航空器的ADS-B飞行轨迹数据进行读取。动态数据的具体字段内容如图2所示。对该航班的ADS-B飞行轨迹数据进行去噪处理，以保证后续步骤的稳定执行。请参阅图3，在本实施例中，步骤S120包括：起飞机场DEP与目标机场ARR的上空3000英尺，气压高度分别为：AGLDEP，3000和AGLARR，3000，其中，AGL_DEP，3000意思是起飞机场上空3000英尺所对应的气压高度值，同理，AGL_ARR，3000意思是目标机场上空3000英尺所对应的气压高度值范围之内为LTO阶段，其他区域为CCD，即：航班的ADS-B飞行轨迹记录点{A0，A1，A2，A3，…An}归属阶段LTODEP、LTOARR和CCD，其中，LTODEP、LTOARR分别为起飞机场范围的LTO阶段和目标机场的LTO阶段划分的具体过程为：从A0到An进行增序循环，对每一个轨迹点Ai，如果满足以下条件，则Ai归属为起飞机场的LTODEP阶段：其中，MTime_i表示第i个ADS-B记录点上的监视时刻，HP_i表示第i个ADS-B记录点上的气压高度，ATOT表示实际起飞时间；从An到A0进行降序循环，对每一个轨迹点Ai，如果满足以下条件，则Ai归属为目标机场的LTOARR阶段：其中，ALDT表示实际落地时间；不属于LTODEP和LTOARR阶段的轨迹点，则归属于CCD阶段。在本实施例中，步骤S130包括：获取数据库中航班基本信息、航班关键时刻、航空器基本信息和航班ADS-B飞行轨迹数据；根据航空器机型与EEDB发动机型号关联信息将该航班所执飞航空器的机型与发动机型号进行关联，以确定该航空器在滑行模式、起飞模式、爬出模式和进近着陆模式下的燃油流量。在本实施例中，S140包括：计算LTO阶段内的爬出模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和滑入模式时间TIMTaxiIn；依据模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ADS‑B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，包括：获取数据信息，存入数据库；通过航班时刻信息和ADS‑B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段；依据数据信息确定每个阶段的燃油流量；依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量；依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量；根据LTO阶段和CCD阶段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油消耗量TF。

【技术特征摘要】
1.一种基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，包括：获取数据信息，存入数据库；通过航班时刻信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段；依据数据信息确定每个阶段的燃油流量；依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量；依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量；根据LTO阶段和CCD阶段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油消耗量TF。2.如权利要求1所述的基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，所述获取数据信息，存入数据库的方法包括：准备静态数据，存入数据库；其中，静态数据包括机场信息资料、BADA机型性能数据、ICAOEEDB发动机排放数据和高空航路气象观测资料，机场信息资料提供机场的地理位置信息和标高，BADA提供机型性能数据，EEDB提供机型发动机在7％、30％、85％和100％四种推力调定值的燃油流量、HC排放指数、CO排放指数和NOx排放指数；建立BADA机型与EEDB发动机型号的关联表；准备动态数据，存入数据库；其中，动态数据包括航班历史时刻信息和ADS-B飞行轨迹数据。3.如权利要求2所述的基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，所述通过航班时刻信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段的方法包括：起飞机场DEP与目标机场ARR的上空3000英尺，气压高度分别为：AGLDEP，3000和AGLARR，3000，其中，AGL_DEP，3000意思是起飞机场上空3000英尺所对应的气压高度值，同理，AGL_ARR，3000意思是目标机场上空3000英尺所对应的气压高度值范围之内为LTO阶段，其他区域为CCD，即：航班的ADS-B飞行轨迹记录点{A0，A1，A2，A3，…An}归属阶段LTODEP、LTOARR和CCD，其中，LTODEP、LTOARR分别为起飞机场范围的LTO阶段和目标机场的LTO阶段划分的具体过程为：从A0到An进行增序循环，对每一个轨迹点Ai，如果满足以下条件，则Ai归属为起飞机场的LTODEP阶段：其中，MTime_i表示第i个ADS-B记录点上的监视时刻，HP_i表示第i个ADS-B记录点上的气压高度，ATOT表示实际起飞时间；从An到A0进行降序循环，对每一个轨迹点Ai，如果满足以下条件，则Ai归属为目标机场的LTOARR阶段：其中，ALDT表示实际落地时间；不属于LTODEP和LTOARR阶段的轨迹点，则归属于CCD阶段。4.如权利要求3所述的基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，所述依据数据信息确定每个阶段的燃油流量的方法包括：获取数据库中航班基本信息、航班关键时刻、航空器基本信息和航班ADS-B飞行轨迹数据；根据航空器机型与EEDB发动机型号关联信息将该航班所执飞航空器的机型与发动机型号进行关联，以确定该航空器在滑行模式、起飞模式、爬出模式和进近着陆模式下的燃油流量。5.如权利要求4所述的基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，所述依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量的方法包括：计算LTO阶段内的爬出模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和滑入模式时间TIMTaxiIn；依据模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和滑入模式时间TIMTaxiIn以及LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段的燃油消耗量。6.如权利要求5所述的基于ADS-B航迹数据的航空器油耗计算方法，其特征在于，所述计算LTO阶段内的爬出模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和滑入模式时间TIMTaxiIn的方法包括：依据最后一个起飞机场LTO阶段的轨迹点ADEP，Last和第一个CCD阶段的轨迹点ACCD，First，使用线性插值方法计算出航空器在起飞机场上空3000英尺高度时的时间MTimeDEP，AGL3000，然后结合ATOT和起飞所花时间TIMTakeoff，计算出航空器在起飞机场LTO阶段内的爬出过程所花时间TIMClimbout，即：TIMClimbout＝MTimeDEP，AGL3000-ATOT-TIMTakeoff；依据第一个目标机场LTO阶段的轨迹点AARR，First和最后一个CCD阶段的轨迹点ACCD，Last，使用线性插值方法计算出航空器在目标机场上空3000英尺高度时的时间MTimeARR，AGL3000，然后结合ALDT计算出航空器在目标机场LTO阶段内的进近过程所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，毛继志，谢华，李杰，袁立罡，张颖，陈海燕，
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