本发明专利技术名称为“用于管理空中交通的方法和系统”。适于协商从每个都具有轨迹参数的多个飞行器接收的空中交通轨迹修改请求的方法和系统。该方法包括从至少第一飞行器传送第一轨迹修改请求，以变更其高度、速度和/或横向路线选择。然后执行第一冲突评估，以便确定该第一轨迹修改请求是否引起与其它飞行器的高度、速度和横向路线选择的冲突。如果没有识别到冲突，则准予第一轨迹修改请求，并通知第一飞行器关于准予了第一轨迹修改请求。备选地，如果识别到冲突，则不准予第一轨迹修改请求并将其通知第一飞行器。如果不准予第一轨迹修改请求，则将第一轨迹修改请求放置在队列中，周期地处理该队列以执行后续冲突评估。
【技术实现步骤摘要】
一般来说，本专利技术涉及用于管理空中交通的方法和系统。更具体来说，本专利技术的方面包括用于协商和处理从多个飞行器所接收的空中交通轨迹修改请求的方法和系统，以及用于调度到达机场的空中交通的方法和系统。
技术介绍
基于轨迹的操作(TBO)是美国下一代空中运输系统(NextGen)和欧洲的单ー欧洲天空ATM研究(SESAR)的关键组成部分。在两种计划中存在进行中的大量工作量以使这个概念发展。飞行器轨迹同步和轨迹协商是现有TBO概念中的关键能力，并且提供提高空域操作的效率的框架。在TBO中实现的轨迹同步和协商还使空域用户(包括班机经营者(航空公司)、班机调度员、班机工作人员、无人航空系统和军事用户)能够经常以接近它们优 选(用户优选)轨迹的轨迹来飞行，从而使包括燃料和时间节省、风カ最佳路线选择和天气単元附近移动的方向的商业目标能够结合到TBO概念中。因此，期望生成支持轨迹同步和协商、又能够促进和加速TBO的采用的技木。本文所使用的“飞行器的轨迹”是飞行器从起飞到着陆所沿用的三维位置的时序序列，并且能够通过轨迹向量的时序集合以数学方式来描述。相比之下，飞行器的飞行计划指的是由飞行员或班机调度员在出发之前向当地民航机构提交的文档，并且包括诸如出发点和到达点、所估计的途中时间之类的信息和能够由空中交通控制(ATC)用于提供跟踪和路线选择服务的其它一般信息。飞行轨迹的概念中包含存在具有中心线以及围绕这个中心线的位置不确定性和时间不确定性的轨迹路径。轨迹同步可定义为解决飞行器的轨迹的不同表示之间的偏差以使得任何剰余差异在操作上是不重要的过程。构成操作上不重要的差异的方面取决于轨迹的预计使用。相对较大的差异对于策略需求估计可以是可接受的，而差异对于战术间隔管理中的使用必须小得多。TBO的全部目标是通过使用空间(纬度、经度、高度)和时间中的准确四维轨迹(4DT)来降低与飞行器的未来位置预测关联的不确定性。精准4DT的使用具有以下能力根据预测飞行器相对于时间的未来空间位置(纬度、经度和高度)的能力、包括预测接近它们的到达机场的一组飞行器在地理位置(称作计量方位(metering fix)、到达方位或角柱(cornerpost))的到达时间的能力，来极大地降低飞行器的未来飞行路径的不确定性。这种能力表示从当前“基于净空的控制”方式(这取决于飞行器的当前状态的观察)到基于轨迹的控制方式的重大改变，目标是允许飞行器沿用户优选轨迹飞行。因此，实现TBO的关键是准确的计划轨迹(或者可能的多个轨迹)的可用性，从而为ATC提供有价值信息以允许空域的更有效使用。一般来说，轨迹协商是这样的过程通过该过程交換信息，以便平衡对安全性、容量和商业目标的用户偏好以及对经营者或空中导航服务提供商(ANSP)的限制。虽然轨迹协商是现有TBO概念的关键组成部分，但是对于轨迹协商是什么并且包含什么存在许多不同观点。取决于协商的预期结果和时帧，不同施动者将包含在协商中，并且将交換不同的信息。一般来说，轨迹协商的概念已描述为飞行器经营者对协商最佳或优选轨迹的期望，与该期望进行平衡以便确保在出发和到达期间飞行器的安全间隔和那些飞行器的最佳定序，同时提供公平的框架。轨迹协商概念还允许空域用户提交轨迹偏好以解决冲突，包括对飞行器的4D轨迹(横向路线选择、高度和速度)的建议的修改。鉴于以上所述，TBO概念要求生成、协商、通信和管理来自单独飞行器的4DT，并且聚合表示给定空域中的多个飞行器的轨迹的流量。多个飞行器的轨迹管理能够通过自动化辅助来最可靠地实现，以便与适当装备的飞行器经营者协商飞行员轨迹变更请求，从而允许ANSP与飞行器的飞行员/经营者之间的四维轨迹的协商。轨迹协商已描述为具有四个阶段预协商、协商、协议和执行。例如參见Joint Planning and Development Office,2008年10月，NextGen Avionics Roadmap,版本I。在预协商中，空中交通管理(ATM)系统知道或推断所有相关飞行器的用户优选轨迹。这些用户优选轨迹之间或者与空域限制的任何冲突引起协商阶段。在这个阶段中，对ー个或多个用户优选轨迹的修改可在班机经营者与ANSP之间协商，以便从ANSP观点来最好地利用空域，同时最小化与那架班机的经营者的目标的偏离。协议阶段产生飞行器的协商4DT，其中至少一部分由ANSP准许。在执行阶段，飞行器飞行协议的和准许的4DT，并且ANSP监测对这个4DT的遵守情況。飞行器未能遵守协商的轨迹或者环境的变化(例如，紧急情况或者突发飞行)能够引起协商阶段的重新发起。供协商阶段和协议阶段中使用的若干空地通信协议和航空电子设备性能标准存在或者正在制订中，例如控制器飞行员数据链路通信(CPDLC)和自动相关监视合同(ADSC)技术。与空中交通管理的概念相关联的是本领域已知的多种类型的到达管理器(AMAN)，其非限制性示例包括作为当前正在制订的美国国家航空航天局(NASA)中心TRACON自动化系统(CTAS)的一部分的、称作交通管理咨询器(TMA)和途中下降咨询器(EDA)的系统。在 H. N. Swenson 等人的“Design and Operational Evaluation of the TrafficManagement Advisor at the Fort Worth Air Route Traffic Control Center，，(果一届 USA/Europe Air Traffic Management Research &Development Seminar, Saclay,法国(1997 年 6 月 17-19 日))论述了 TMA,并且在 R. A. Coppenbarger 等人的“Designand Development of the En Route Descent Advisor(EDA) for Conflict-FreeArrival Metering，， (Proceedings of the AIAA Guidance, Navigation, and ControlConference (2004))中论述了 EDA。TMA的主要目标是通过向各飞行器指配计量方位处经调度的到达时间(STA)来调度到达。TMA计算作为STA与估计的到达时间(ETA)之间的差的所需延迟。EDA的主要目标是计算空中交通控制器(ATCo)的咨询，以便帮助将飞行器输送到符合STA的到达计量方位，同时防止与沿到达轨迹的其它飞行器的间隔冲突。EDA主要利用速度调整，并且然后在需要时添加横向距离，以便经由路径伸展来吸收更大延迟。EDA还通过对巡航速度和下降速度的同时调整来结合冲突检测和冲突解決。但是，没有将用户偏好结合到EDA概念中。 部分由于缺乏验证活动和有益效果评估，在实现TBO中还保留了多个不小的空白。作为响应，General Electric Company 和 LockheedMartin Corporation 创建了联合策略研究行动(JSRI)，目的在于生成加速空中交通管理(ATM)领域中的TBO的采用的技术。JSRI的工作包括使用GE的飞行管理系统(FMS)和飞行器专门技术、Lockhe本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.22 US 13/0321011.一种协商从多个飞行器接收的空中交通轨迹修改请求的方法，所述多个飞行器的每个都具有包括其高度、速度和横向路线选择的轨迹參数，所述方法包括 从所述多个飞行器的至少第一飞行器传送至少第一轨迹修改请求，以变更所述第一飞行器的高度、速度和/或横向路线选择； 执行第一冲突评估，以便确定所述第一飞行器的所述第一轨迹修改请求是否引起与所述多个飞行器的任何其它飞行器的高度、速度和横向路线选择的冲突； 如果所述第一冲突评估步骤没有识别到冲突，则准予所述第一轨迹修改请求，并通知所述第一飞行器关于准予了所述第一轨迹修改请求，或者，如果所述第一冲突评估步骤识别到冲突，则不准予所述第一轨迹修改请求，并通知所述第一飞行器关于不准予所述第一轨迹修改请求；以及然后 如果准予了所述第一轨迹修改请求，则监测所述第一飞行器的高度、速度和横向路线选择，以评估所述第一飞行器的高度、速度和横向路线选择是否遵循所述第一轨迹修改请求；或者 如果不准予所述第一轨迹修改请求，则将所述第一轨迹修改请求放置在队列中，周期地处理所述队列以执行至少ー个后续冲突评估，从而确定所述第一飞行器的所述第一轨迹修改请求是否仍然引起与所述多个飞行器的任何其它飞行器的高度、速度和横向路线选择的冲突，并且然后，如果所述后续冲突评估步骤没有识别到冲突，则准予所述第一轨迹修改请求，并通知所述第一飞行器关于准予了所述第一轨迹修改请求。2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一轨迹修改请求的高度、速度和/或横向路线选择降低了所述第一飞行器的操作成本或者变更了所述第一飞行器将到达机场的估计的时间。3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，通过从以下组中选择的通信系统来执行所述传送步骤和通知步骤控制器-飞行员数据链路通信系统和自动相关监视通信系统。4.如权利要求I至3中的任一项所述的方法，其特征在于，通过计算机处理装置执行用于执行所述第一冲突评估和后续冲突评估的步骤。5.如权利要求I至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述冲突包括某位置附近的空域拥塞以及所述第一飞行器和所述多个飞行器的另ー个之间的最小间隔的违反。6.如权利要求I至5中的任一项所述的方法，还包括存储和更新数据存储介质中的所述多个飞行器的所述轨迹參数。7.如权利要求I至6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一轨迹修改请求在所述队列中具有有限持续时间，并且...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·V·苏布，薛峰，M·卡斯蒂洛埃芬，J·K·克卢斯特，J·K·U·霍斯沃思，S·托雷斯，陈炜炜，
申请(专利权)人：通用电气公司，洛克希德马丁公司，
类型：发明
国别省市：
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