本申请涉及一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法及装置，其中，方法包括：获取飞行计划；生成爬升段垂直计划点文件并预测对应航迹；生成巡航段的计划点文件并预测对应航迹；生成下降段的垂直计划点文件并预测对应航迹；调整下降顶点的位置，重新生成垂直计划点文件，以重新预测下降段航迹，直至满足预设航迹耦合的要求，得到最终下降段航迹；计算从FAF点开始到着陆机场跑道间的航迹。由此，解决了相关技术中，在进行垂直预测时需要输入固定垂直计划，无法根据输入的垂直参数自动生成垂直计划，从而不符合国际标准，难以处理水平与垂直航迹中的耦合因素，无法处理下降顶点位置的确定和航路点上的高度速度限制等问题。的确定和航路点上的高度速度限制等问题。的确定和航路点上的高度速度限制等问题。
【技术实现步骤摘要】
水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法及装置
[0001]本申请涉及空中交通管理
，特别涉及一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法及装置。
技术介绍
[0002]随着空域的日益紧张，空中交通流量的逐渐增加，基于轨迹的运行成为下一代空中交通管理的发展方向。它要求先进的飞行管理系统能够根据空中交通管制给出的飞行计划预测出飞机的四维轨迹，要求生成的航迹可以满足飞行计划以及空管给出的空域限制。根据ARINC702A标准，飞行管理系统中的航迹预测功能可以描述为：根据输入的飞行计划(包括水平计划和一些垂直参数)和空管实时发布的空域限制，生成一条符合飞机动力学和空域限制的可飞航迹。基于航迹的运行方式要求生成的航迹不仅包含经纬度和高度等三维的位置信息，还需要包括相应的时间信息，即四维航迹。
[0003]相关技术中，通常将水平预测与垂直预测解耦，水平方向上根据输入的水平计划逐段生成水平航迹，垂直方向上根据输入的飞行参数，生成符合飞机性能的爬升、巡航和下降的垂直剖面，然后将水平与垂直航迹整合起来。
[0004]然而，相关技术中，在进行垂直预测时需要输入固定垂直计划，无法根据输入的垂直参数自动生成垂直计划，从而不符合国际标准，难以处理水平与垂直航迹中的耦合因素，无法处理下降顶点位置的确定和航路点上的高度速度限制问题，亟待改进。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法及装置，以解决相关技术中，在进行垂直预测时需要输入固定垂直计划，无法根据输入的垂直参数自动生成垂直计划，从而不符合国际标准，难以处理水平与垂直航迹中的耦合因素，无法处理下降顶点位置的确定和航路点上的高度速度限制等问题。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法，包括以下步骤：获取民航飞机的飞行计划；根据爬升段的垂直参数和机场速度限制信息生成爬升段垂直计划点文件，以预测所述民航飞机的爬升段航迹；根据航迹爬升顶点的状态信息、巡航段的垂直参数及下降顶点的预设经验公式生成巡航段的计划点文件，以预测所述民航飞机的巡航段航迹；根据下降段的垂直参数、下滑道截获高度、下滑道角度生成下降段的垂直计划点文件，以预测从下降顶点到最终进近点之间的下降段航迹；基于所述下降段航迹修正下降顶点的位置，重新生成所述下降段和进近段的垂直计划点文件，以重新预测新的下降段航迹，直至满足预设航迹耦合的要求，得到最终下降段航迹；以及计算从FAF(Final Approach Fix，最后进近定位点)点开始到着陆机场跑道间的航迹，以预测沿下滑道的最终进近段航迹。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，在获取所述民航飞机的飞行计划之后，还包括：根据所述飞行计划中与水平航路相关的信息生成计划段文件，其中，所述计划段文件的
每一个计划段均包含本航段的航段类型及导航数据库中所述本航段的其他信息，用于引导水平预测；根据所述飞行计划与垂直参数相关信息生成各个飞行阶段的计划点文件，其中，每个计划点包含垂直剖面中的一个分界点，用于引导垂直预测。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设航迹耦合的要求包括满足所述下降段内的航路点高度速度限制和航迹到达最终进近点时高度降至下滑道截获的高度。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据航迹爬升顶点的状态信息、巡航段的垂直参数及下降顶点的预设经验公式生成巡航段的计划点文件，以预测所述民航飞机的巡航段航迹，包括：在首次预测时，根据所述预设经验公式计算初始下降顶点，所述预设经验公式的计算方式为：高度差除以300，其中，计算结果为从着陆位置到下降顶点间的水平距离；由所述初始下降顶点预测出航迹后，根据航迹耦合的要求重新计算新的下降顶点，并重新预测新的下降段航迹，直至满足耦合要求。
[0010]本申请第二方面实施例提供一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测装置，包括：第一预测模块，用于根据爬升段的垂直参数和机场速度限制信息生成爬升段垂直计划点文件，以预测所述民航飞机的爬升段航迹；第二预测模块，用于根据航迹爬升顶点的状态信息、巡航段的垂直参数及下降顶点的预设经验公式生成巡航段的计划点文件，以预测所述民航飞机的巡航段航迹；第三预测模块，用于根据下降段的垂直参数、下滑道截获高度、下滑道角度生成下降段的垂直计划点文件，以预测从下降顶点到最终进近点之间的下降段航迹；第一生成模块，用于基于所述下降段航迹修正下降顶点的位置，重新生成所述下降段和进近段的垂直计划点文件，以重新预测新的下降段航迹，直至满足预设航迹耦合的要求，得到最终下降段航迹；第四预测模块，用于预测从FAF点开始到着陆机场跑道间的航迹，以预测沿下滑道的最终进近段航迹。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：第二生成模块，用于根据所述飞行计划中与水平航路相关的信息生成计划段文件，其中，所述计划段文件的每一个计划段均包含本航段的航段类型及导航数据库中所述本航段的其他信息，用于引导水平预测；第三生成模块，用于根据所述飞行计划与垂直参数相关信息生成各个飞行阶段的计划点文件，其中，每个计划点包含垂直剖面中的一个分界点，用于引导垂直预测。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设航迹耦合的要求包括满足所述下降段内的航路点高度速度限制和航迹到达最终进近点时高度降至下滑道截获的高度。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述第二预测模块包括：计算单元，用于在首次预测时，根据所述预设经验公式计算初始下降顶点，所述预设经验公式的计算方式为：高度差除以300，其中，计算结果为从着陆位置到下降顶点间的水平距离；重预测单元，用于在所述初始下降顶点预测出航迹后，根据航迹耦合的要求重新计算新的下降顶点，并重新预测新的下降段航迹，直至满足耦合要求。
[0014]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法。
[0015]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法。
[0016]本申请实施例可以根据输入的飞行计划生成包含爬升、巡航、下降全过程的航迹，根据输入的垂直参数自动生成垂直计划，使得生成的航迹在满足飞行计划和空域限制的同时，航迹结果更精确，通过灵活地生成垂直计划点文件，能够与多种应用场景相适应。由此，解决了相关技术中，在进行垂直预测时需要输入固定垂直计划，无法根据输入的垂直参数自动生成垂直计划，从而不符合国际标准，难以处理水平与垂直航迹中的耦合因素，无法处理下降顶点位置的确定和航路点上的高度速度限制等问题。
[0017]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[001本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取民航飞机的飞行计划；根据爬升段的垂直参数和机场速度限制信息生成爬升段垂直计划点文件，以预测所述民航飞机的爬升段航迹；根据航迹爬升顶点的状态信息、巡航段的垂直参数及下降顶点的预设经验公式生成巡航段的计划点文件，以预测所述民航飞机的巡航段航迹；根据下降段的垂直参数、下滑道截获高度、下滑道角度生成下降段的垂直计划点文件，以预测从下降顶点到最终进近点之间的下降段航迹；基于所述下降段航迹修正下降顶点的位置，重新生成所述下降段和进近段的垂直计划点文件，以重新预测新的下降段航迹，直至满足预设航迹耦合的要求，得到最终下降段航迹；以及预测从FAF点开始到着陆机场跑道间的航迹，以预测沿下滑道的最终进近段航迹。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述民航飞机的飞行计划之后，还包括：根据所述飞行计划中与水平航路相关的信息生成计划段文件，其中，所述计划段文件的每一个计划段均包含本航段的航段类型及导航数据库中所述本航段的其他信息，用于引导水平预测；根据所述飞行计划与垂直参数相关信息生成各个飞行阶段的计划点文件，其中，每个计划点包含垂直剖面中的一个分界点，用于引导垂直预测。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设航迹耦合的要求包括满足所述下降段内的航路点高度速度限制和航迹到达最终进近点时高度降至下滑道截获的高度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据航迹爬升顶点的状态信息、巡航段的垂直参数及下降顶点的预设经验公式生成巡航段的计划点文件，以预测所述民航飞机的巡航段航迹包括：在首次预测时，根据所述预设经验公式计算初始下降顶点，所述预设经验公式的计算方式为：高度差除以300，其中，计算结果为从着陆位置到下降顶点间的水平距离；由所述初始下降顶点预测出航迹后，根据航迹耦合的要求重新计算新的下降顶点，并重新预测新的下降段航迹，直至满足耦合要求。5.一种水平与垂直耦合的民航飞机四维航迹预测装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取民航飞机的飞行计划；第一预测模块，用于根据爬升段的垂直参数和机场速度限制信息生成爬升段垂直计划点文件，以预测所述民航飞机的爬升段航迹；第二预测模块，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李清，梁博航，张斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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