一种机场终端区航空器的监控方法技术

本发明专利技术提供一种机场终端区航空器的监控方法，用将目标航空器水平位置的经度及纬度通过球面方位投影，变换到监控坐标平面的坐标，并判断出航空器的飞行方向趋势是否有朝向非侵入区域的趋势，若航空器飞行方向趋势有朝向非侵入区域的趋势，则发出报警，该方法强化计算精度，提高了下降飞机定位精度；提高了近距跑道五边连续进近航空器的容量；为管制员及时了解平行进近的位置提高了可靠的判断依据，大大减轻了管制员的负荷，管制员“错、漏、忘”现象得到了有效阶的遏制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种航空器的监控方法，特别是一种对于机场终端区航空器的监控方法。
技术介绍
近距跑道来源于英语的closely spaced parallel runway —词，是平行跑道相关 运行中的一种组合方式。参照FAA和欧洲一些国家的规定，近距跑道定义为两条平行跑道 中心线之间的距离小于760米，其中一条跑道用于起飞，另一条跑道用于降落。起飞与降落 之间建立相关的安全间隔，这就需要用到平行进近非侵入区域监控技术。一个大中型国际机场其日飞行量在1000个架次左右，一条跑道已不能满足要求， 会影响到航班的正点率，影响到整个机场的运行效率。而近距跑道技术作为双跑道运行模 式中的特例，由于占有土地面积小，航班容量相对于投资成本的效率较高，因此国外许多机 场都优先采用该建设方案。我国首都机场和上海浦东机场也采用了该建设方案。纵观国内多跑道技术的发展，多跑道系统的布局受到设计理念、空域环境、地理条 件等影响，跑道之间的组合方式花样百出，有十字形的，由井字形的，还有不规则形状的，经 过多年对多跑道使用效率和安全性的认识，目前基本上认同在条件允许下，以平行跑道方 式布局能实现跑道容量最大化。但这种运行模式要求提高航空器在进近阶段的下降飞机定 位精度，增加飞机空中位置采集密度，提高航迹位置显示精确度。现有自动化技术还达不到 精度。故，现有国内机场的平行跑道起飞与降落之间的安全间隔仍以人工判断为主。在飞 行量比较少的情况下，管制员尚可应付，飞行量增加，管制员将非常忙碌。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供一种机场终端区航空 器的监控方法，该方法有提高了下降飞机定位精度，为管制员及时了解平行进近的位置提 高了可靠的判断依据的优点。为实现上述目的，本专利技术可采用如下技术方案一种机场终端区航空器的监控方 法，包括以下步骤(1)在假定机场雷达采用球面方位投影的条件下，计算出目标航空器水平位置的 经度及纬度；(2)将步骤(1)中得到的目标航空器水平位置的经度及纬度通过球面方位投影， 变换到监控坐标平面的坐标；(3)在多雷达定时处理中，当每收到雷达的航迹报告时，将此航迹报告的航向角减 前一航迹报告的航向角，得到航向角差，由于此航向差具有很大的随机性，需要对航向角进 行低通滤波，由此可以得到每一秒的航向角偏差，当此值超过实际不可能达到的极限值时， 就把极限值作为输入；根据在每个雷达周期内得出每一秒的航向角是否都是往非侵入区域递增或递减，判断出航空器的飞行方向趋势是否有朝向非侵入区域的趋势，若航空器飞行 方向趋势有朝向非侵入区域的趋势，则发出报警。本专利技术与现有技术相比具有以下优点通过该机场终端区航空器的监控方法，强化计算精度，提高了下降飞机定位精度； 使用了该机场终端区航空器的监控方法，提高了近距跑道五边连续进近航空器的容量；为 管制员及时了解平行进近的位置提高了可靠的判断依据，大大减轻了管制员的负荷，管制 员“错、漏、忘”现象得到了有效阶的遏制。附图说明图1为本专利技术中球心方位投影，球面方位投影，正射方位投影的示意图。 具体实施例方式下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说 明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的 各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本专利技术主要基于现有雷达性能的限制(航管雷达的更新周期为4秒，MDS直流伺 服驱动器的更新周期为1秒)，如何能在雷达的两个周期之间实时而且准确地得到每个进 场航班的精确的位置，已成为该专利技术的关键；该专利技术的监视数据的更新及算法得到了很好 地解决。在坐标转换过程中，采用正球模型推导出的转换结果，而模型与地球实际几何形 状偏差引起的误差，可以用最佳等效地球半径的方法做一定的补偿。而且因为处理范围为 60公里，在转换过程中的误差很小。转换过程如下达采用球面方位投影的条件下，用下列球面方位投影的反 投影的途_浚2。-评賢资2式·■。_ 4 · (i + /0 · · Sin识Jtan φ = y- sin(/l -A0) /(χ. cos φ0) + tan φ0. cos(/l -A0)式中λ为目标航空器经度；识为目标航空器纬度；X，y为目标航空器显示平面 坐标；λ ^为雷达站经度；外为雷达站纬度；h为雷达站标高；R为最佳等效地球半径。(2)用步骤(1)中得到空中飞行目标G的地面水平位置点P通过球面方位投影，变 换到监控坐标平面的坐标。变换公式如下χ = 2.(i + /z).cosp.sin(/l-/lo)/γ = 2-(R + h)· /式中λ为目标经度；识为目标纬度；x，y为目标在监控坐标平面内的坐标；入^ 为管制中心经度；外为管制中心纬度；h为管制中心标高；R为最佳等效地球半径。这样即可准确的得到目 标飞行器在本专利技术中定义的监控坐标平面内的坐标，从而给予指挥人员一 个直观的判断依据。由于对空中飞行目标水平位置和地标位置的投影变换采用了完全相同的计算公 式，在投影变换中不会在他们之间引入理论误差。由于所有计算都是用双精度浮点数计算 完成的，计算误差也可以忽略不计。在航空器进入下滑道的下降点之前，根据管制的业务要求，航空器必须保持下滑 点的高度平飞4公里，而且在这个平飞的过程中，航空器的方向应一直对准跑道中心线方 向的；可以把这期间的航空器的状态记录下来，包括航空器的平面位置、速度、航向角以及 高度，记录下来的数据作为预测航空器未来状态的一种信息源。现在的问题是若航空器在正常运行区内做机动飞行时，属于正常飞行航空器不需 要告警。而当航空器有进入非侵入区的趋势时，该航空器属于非正常飞行航空器，需要提前 预警。这个提前预警的提前量要满足管制员如果不对该航空器的飞行进行干预，保持其飞 行姿态，该航空器必然会进入非侵入区；管制员看到告警后，有时间发布相关指令使航空器 改变航向切回航向道，并能够使航空器驾驶员执行指令后避免进入非侵入区。因此对每个 雷达周期内的航迹要进行均勻的内插或外推处理，现拟于以每个秒级做处理，这也符合用 户的要求。处理方法如下当目标在做机动飞行(转弯)时，若外推较多点时，外推的航迹将是沿着目标的切 线飞离出去，这与目标的真实航迹相差很远。再采用一种方法在进行航向外推时对航向角 同时进行修正。即在多雷达定时处理中，当每收到雷达的航迹报告时，将此航迹报告的航向 角减前一航迹报告的航向角，得到航向角差，由于此航向差具有很大的随机性，需要对航向 角进行低通滤波，由此可以得到每一秒的航向角偏差，当此值超过实际不可能达到的值时， 就把极限值作为输入。根据在每个雷达周期内得出每一秒的航向角(最大值为3度/秒) 是否都是往非侵入区域区域递增或递减，可以判断出航空器的飞行方向趋势是否有朝向非 侵入区域的趋势。若航空器飞行方向趋势有朝向非侵入区域的趋势，则发出报警。同时对航空器的速度也做以上相同的分析，得出每秒的速度。当然在这个处理过 程中还需分析出航空器的加速度。而且还要对航空器的位置也进行历史的记录和未来的分析，得出每秒的位置。位 置的分析采用KALMAN算法，具体处理如下Kalman 滤波(1)模型目标运动的动力学模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种机场终端区航空器的监控方法，其特征在于：包括以下步骤：（１）在假定机场雷达采用球面方位投影的条件下，计算出目标航空器水平位置的经度及纬度；（２）将步骤（１）中得到的目标航空器水平位置的经度及纬度通过球面方位投影，变换到监控坐标平面的坐标；（３）在多雷达定时处理中，当每收到雷达的航迹报告时，将此航迹报告的航向角减前一航迹报告的航向角，得到航向角差，由于此航向差具有很大的随机性，需要对航向角进行低通滤波，由此可以得到每一秒的航向角偏差，当此值超过实际不可能达到的极限值时，就把极限值作为输入；根据在每个雷达周期内得出每一秒的航向角是否都是往非侵入区域递增或递减，判断出航空器的飞行方向趋势是否有朝向非侵入区域的趋势，若航空器飞行方向趋势有朝向非侵入区域的趋势，则发出报警。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周禄华，
申请(专利权)人：南京莱斯信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84