CN104077928B - 适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法。其包括根据飞行计划数据及航迹数据，获取通用航空器航向、当前位置相对于飞行计划预计到达位置的水平偏差、高度偏差；判断通用航空器当前水平偏差及高度偏差是否均满足阈值；判断通用航空器当前是否按照计划航向飞行；在预设范围内执行临界处理；判断通用航空器当前是否按照远离计划航向飞行；在预设范围内执行粗处理；判断通用航空器当前是否按照靠近计划航向飞行”；在预设范围内执行细处理等步骤。本发明能根据不同飞行意图采用不同处理方法实时更新预计过点位置信息，提高了航空器在航路外无规律偏航飞行时过点位置信息更新的精确度。
Description
技术领域
本发明属于航空自动控制技术领域，特别是涉及一种适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法。
背景技术
随着我国低空空域的逐步开放，通用航空飞行需求将急剧增长，针对飞行自主、类型多样的通用航空，民航现行系统难以提供灵活、可靠的飞行服务支持，通用航空飞行安全技术保障手段目前比较匮乏。
航空器预计过点位置信息更新用于航空器在飞行过程中辅助飞行服务站人员掌握航空器的飞行动态，保障航空器安全飞行。运输航空飞行员严格按照预定的飞行计划沿航路飞行，然而对于通用航空，航空器受地面气流影响较大，飞行航迹变化较剧烈，通用航空器在飞行计划执行过程中，受人为因素影响较大，造成无法严格执行飞行计划，这些都可能导致通用航空器飞出航路且飞行无规律，使得航空器在飞行过程中更新预计过点位置信息变得更为复杂。现有技术已经无法满足通用航空的需求，因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法。
为了达到上述目的，适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一、根据飞行计划数据及航迹数据，分别获取通用航空器航向、当前位置相对于飞行计划预计到达位置的水平偏差、高度偏差；
步骤二、判断通用航空器当前水平偏差及高度偏差是否均满足阈值，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤三、判断通用航空器当前是否按照计划航向飞行，若判断结果为“否”，即通用航空器按照非计划航向飞行，则进入步骤五；否则判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照计划航向飞行，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤四、在预设范围内执行临界处理：根据预计航路点间的距离及当前飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间；若高度偏差为零，则预计到达各计划航路点的高度不更新，否则将预计到达各计划航路点的高度根据高度偏差进行更新；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程；
步骤五、判断通用航空器当前是否按照远离计划航向飞行，若判断结果为“否”，即通用航空器按照靠近计划航向飞行，则进入步骤七；否则判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照远离计划航向飞行，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤六、在预设的范围内执行粗处理：假设当接收监视数据后在一个航迹更新周期内，该通用航空器消除不利因素影响并改变飞行意图从当前位置向计划内邻近航路点飞行，根据当前位置与邻近的下一个预计航路点之间的位置关系以及预计飞行速度获取通用航空器飞行到下一个预计航路点的时间，再根据预计航路点间的距离及预计飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间，预计到达各计划航路点的高度不更新；若水平偏差及高度偏差二者有一个为零，则在航路与通用航空器所在的二维平面内进行更新处理；若二者均不为零，则需要在三维空间内进行更新处理；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程；
步骤七、判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照靠近计划航向飞行，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤八、在预设范围内执行细处理：根据当前飞行方向及飞行速度获取通用航空器按照当前航向飞行到航路上的位置及时间，再根据航空器按照当前航向飞行后预计到达航路的位置、预计航路点间的距离以及当前飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间，预计到达各计划航路点的高度不更新；若水平偏差及高度偏差二者有一个为零，则在航路与航空器所在的二维平面内进行更新处理；若二者均不为零，则需要在三维空间内进行更新处理；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程。
所述的步骤三、步骤五和步骤七中的N为系统可变参数，取值范围为正整数。
本发明提供的适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法与现有技术相比具有以下优点：本发明方法能够根据不同的飞行意图采用不同的处理方法实时更新预计过点位置信息，而不是仅仅简单地采用某种单一的处理手段，克服了现有技术在新的应用环境中无法使用的问题，提高了航空器在航路外无规律偏航飞行时过点位置信息更新的精确度。
附图说明
图1为本发明提供的通用航空飞行场景示意图；
图2为本发明提供的航空器预计过点位置信息更新流程图；
图3为本发明提供的预计过点位置信息更新处理模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法进行详细说明。
图1为本发明提供的通用航空飞行场景示意图。运输航空飞行员严格按照预定的飞行计划沿固定的飞行路径飞行，然而对于通用航空，航空器受地面气流影响较大，飞行航迹变化较剧烈，通用航空器在飞行计划执行过程中，受人为因素影响较大，造成无法严格执行飞行计划，这些都导致监视设备采集到的航迹数据大范围变化，航空器飞行无规律。
通用航空飞行场景如图1所示，由于同种类型的飞行存在不同的飞行场景，为了示意清晰，这里只列出同种类型中的一个场景，本发明依据航空器不同的航向类型及位置将飞行场景初步分为24个场景，每个场景从水平方向和竖直方向两个角度进行描述，其中表示有宽度的航路，表示航空器当前位置相对于飞行计划预计到达位置的水平偏差、高度偏差的有效范围，其中水平偏差和高度偏差是从无方向虚细线到无方向实粗线邻近边缘的距离，“○”表示航空器，“→”表示航空器当前的飞行方向，表示此种场景满足动态更新准则，表示此种场景不满足动态更新准则，每个场景底部分别配有该场景的详细描述。
图2为本发明提供的适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法流程图。通用航空器受地面气流影响较大，航空器受到地面气流影响时会造成偏离原有航路飞行且飞行路径无规律，导致航空器飞行过程中无明显的目标航路点，在更新预计过点位置信息时无法使用将目标位置视为计划航路外的某一航路点的模型进行处理。通用航空器在飞行计划执行过程中，受人为因素影响较大，造成无法严格执行飞行计划，非规律性的航空器飞行使得在更新预计过点位置信息时无法使用基于长期历史飞行积累生成的模型数据进行处理。运输航空飞行员严格按照预定的飞行计划沿固定的飞行路径飞行，然而对于通用航空，航空器受地面气流影响较大以及受人为因素影响造成无法严格执行飞行计划，这些都可能导致通用航空器飞出航路且飞行无规律，使得监视数据与预测位置差异超出以往方法的处理范围。为了克服现有技术在新的应用环境中无法使用的问题，需要根据当前航向判断航空器飞行意图，根据不同的飞行意图采用不同的处理方法实时更新位置信息，而不能仅仅简单地采用某种单一的处理手段。
航空器在正常飞行时会按照飞行计划沿航路飞行，当航空器受地面气流影响较大以及受人为因素影响造成航迹大范围变化时，航空器首先会飞出航路按照远离飞行计划航向飞行一段时间，然后当不利因素消除后航空器会按照靠近飞行计划航向飞行，最后航空器将回到航路上按照计划航向飞行。当航空器飞出航路按照远离计划航向飞行时，在偏离程度预设范围内采用粗处理以辅助更新预计过点位置信息，它给出当接收到当前航迹数据后在一个航迹更新周期内，若航空器消除不利影响并改变当前飞行意图，向计划内临近的下一个航路点飞行的过点位置动态预测；当航空器在航路外飞行且航空器飞行航向与计划航向相同时，在偏离程度预设范围内采用临界处理以过渡更新预计过点位置信息，它给出航空器由远离计划航向飞行过渡为靠近计划航向飞行过程中的临界预测；当航空器按照靠近计划航向飞行时，在偏离程度预设范围内采用细处理根据实际飞行航向获取更为准确的更新信息。
过点信息更新准则为：在每一个处理周期内进行判断，如果航空器当前的位置与飞行计划预计到达位置的水平偏差和高度偏差同时满足阈值约束时，根据航空器当前不同的航向及位置采用不同的处理方法生成预计过点位置更新信息。
如图2所示，根据图1提供的通用航空飞行场景示意图，本发明提供的适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一、根据飞行计划数据及航迹数据，分别获取通用航空器航向、当前位置相对于飞行计划预计到达位置的水平偏差、高度偏差；
步骤二、判断通用航空器当前水平偏差及高度偏差是否均满足阈值，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤三、判断通用航空器当前是否按照计划航向飞行，若判断结果为“否”，即通用航空器按照非计划航向飞行，则进入步骤五；否则判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照计划航向飞行，其中N为系统可变参数，取值范围为正整数，具体取值视具体的飞行情况而定，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤四、在预设范围内执行临界处理：根据预计航路点间的距离及当前飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间；若高度偏差为零，则预计到达各计划航路点的高度不更新，否则将预计到达各计划航路点的高度根据高度偏差进行更新；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程；
步骤五、判断通用航空器当前是否按照远离计划航向飞行，若判断结果为“否”，即通用航空器按照靠近计划航向飞行，则进入步骤七；否则判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照远离计划航向飞行，其中N为系统可变参数，取值范围为正整数，具体取值视具体的飞行情况而定，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤六、由于航路点是由一系列报告点或导航台组成，在预设的范围内执行粗处理：假设当接收监视数据后在一个航迹更新周期内，该通用航空器消除不利因素影响并改变飞行意图从当前位置向计划内邻近航路点飞行，根据当前位置与邻近的下一个预计航路点之间的位置关系以及预计飞行速度获取通用航空器飞行到下一个预计航路点的时间，再根据预计航路点间的距离及预计飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间，预计到达各计划航路点的高度不更新；若水平偏差及高度偏差二者有一个为零，则在航路与通用航空器所在的二维平面内进行更新处理，如图3-a所示，通用航空器由O向A飞行，其中O为当前通用航空器，A、B分别为与通用航空器前后邻近的航路点；若二者均不为零，则需要在三维空间内进行更新处理，如图3-b所示，通用航空器由O’向A飞行，其中O’为当前通用航空器，A、B分别为与通用航空器前后邻近的航路点，OO’为高度偏差；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程；
步骤七、判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照靠近计划航向飞行，其中N为系统可变参数，取值范围为正整数，具体取值视具体的飞行情况而定，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤八、在预设范围内执行细处理：根据当前飞行方向及飞行速度获取通用航空器按照当前航向飞行到航路上的位置及时间，再根据航空器按照当前航向飞行后预计到达航路的位置、预计航路点间的距离以及当前飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间，预计到达各计划航路点的高度不更新；若水平偏差及高度偏差二者有一个为零，则在航路与航空器所在的二维平面内进行更新处理，如图3-c所示，航空器由O向A’飞行，其中O为当前航空器，A、B分别为与航空器前后邻近的航路点，A’为按照当前航向飞行到达航路时的位置；若二者均不为零，则需要在三维空间内进行更新处理，如图3-d所示，航空器由O’向A’飞行,其中O’为当前航空器，A、B分别为与航空器前后邻近的航路点，OO’为高度偏差,A’为按照当前航向飞行到达航路时的位置；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程。
以上所示仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法，其特征在于：其包括按顺序进行的下列步骤：
步骤一、根据飞行计划数据及航迹数据，分别获取通用航空器航向、当前位置相对于飞行计划预计到达位置的水平偏差、高度偏差；
步骤二、判断通用航空器当前水平偏差及高度偏差是否均满足阈值，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤三、判断通用航空器当前是否按照计划航向飞行，若判断结果为“否”，即通用航空器按照非计划航向飞行，则进入步骤五；否则判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照计划航向飞行，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤四、在预设范围内执行临界处理：根据预计航路点间的距离及当前飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间；若高度偏差为零，则预计到达各计划航路点的高度不更新，否则将预计到达各计划航路点的高度根据高度偏差进行更新；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程；
步骤五、判断通用航空器当前是否按照远离计划航向飞行，若判断结果为“否”，即通用航空器按照靠近计划航向飞行，则进入步骤七；否则判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照远离计划航向飞行，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤六、由于航路点是由一系列报告点或导航台组成，在预设的范围内执行粗处理：假设当接收监视数据后在一个航迹更新周期内，该通用航空器消除不利因素影响并改变飞行意图从当前位置向计划内邻近航路点飞行，根据当前位置与邻近的下一个预计航路点之间的位置关系以及预计飞行速度获取通用航空器飞行到下一个预计航路点的时间，再根据预计航路点间的距离及预计飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间，预计到达各计划航路点的高度不更新；若水平偏差及高度偏差二者有一个为零，则在航路与通用航空器所在的二维平面内进行更新处理；若二者均不为零，则需要在三维空间内进行更新处理；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程；
步骤七、判断在连续N个处理周期内通用航空器是否均按照靠近计划航向飞行，若判断结果为“否”，则不执行任何操作，退出处理流程；否则进入下一步处理；
步骤八、在预设范围内执行细处理：根据当前飞行方向及飞行速度获取通用航空器按照当前航向飞行到航路上的位置及时间，再根据航空器按照当前航向飞行后预计到达航路的位置、预计航路点间的距离以及当前飞行速度获取预计到达各计划航路点的时间，预计到达各计划航路点的高度不更新；若水平偏差及高度偏差二者有一个为零，则在航路与航空器所在的二维平面内进行更新处理；若二者均不为零，则需要在三维空间内进行更新处理；更新过程已考虑空中风的影响，生成预计过点位置更新信息，退出处理流程。
2.根据权利要求1所述的适用于航路外无规律飞行的通航过点位置信息更新方法，其特征在于：所述的步骤三、步骤五和步骤七中的N为系统可变参数，取值范围为正整数。
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