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CN112396872B - 一种基于计算机飞行计划cfp数据的飞机偏航判定方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种基于计算机飞行计划cfp数据的飞机偏航判定方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定方法、装置及存储介质，所述方法包括如下步骤：接收飞机的实时数据；从航班运行控制FOC系统中获取所述飞机所属航班的计算机飞行计划CFP；判断首个确定已经过的航路点；判断所处的航段；根据偏航距离判定是否偏航；以及数据缺失情况下的处理。在飞机发生偏航的时候，可根据基于CFP数据的飞机偏航判定方法得出告警，确保飞机安全飞行。

Description

一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定方法、装置 及存储介质
技术领域
本发明涉及一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定方法、装置及存储介质，属于民航信息技术领域。
背景技术
随着民航运输业的高速发展，越来越多的旅客选择航班出行，航空公司的运行控制工作越发繁重，为了监控每个航班的运行，需要建立一套运行告警系统。其中，偏航告警尤为重要，若航空器发生偏航，则有可能因为导航系统或飞行控制系统发生故障，进而造成严重的后果。所以，偏航告警必须准确且具备实时性。偏航告警的计算依赖于飞行器本身的实时位置以及飞行计划中规划的航线。通过实时位置和航线做比对完成偏航的计算。然而实际运行过程中，飞行器的实时位置的获取来源多样，数据可靠性不一，同时，航班运行过程中可能会因为天气因素或管制员的指挥造成脱离规划航线，所以，对于地面的运行控制人员来说，需要综合各方因素来对偏航进行判断。偏航告警的算法的准确性也存在挑战。
现有的偏航计算算法大部分通过飞机航向和航线航向的比对，结合飞机位置计算距离航线的偏差距离来计算，现有算法的不足是一方面对航线中航段的判断存在误差，另一方面在实际运行中需要考虑飞机实时位置的下传数据中断问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于计算机飞行计划CFP(ComputerFlight Plan)数据的飞机偏航判定方法，具体方案如下：
一种基于计算机飞行计划CFP(Computer Flight Plan)数据的飞机偏航判定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)接收飞机的实时数据；
(2)从航班运行控制FOC系统中获取所述飞机所属航班的计算机飞行计划CFP；
(3)判断首个确定已经过的航路点；
(4)初步判断所处的航段，包括：通过多个航路点与所述飞机当前位置的相对位置确定航段；
(5)进一步判断所处航段，包括：根据所述飞机当前的航向及步骤(4)中初步确定的航段方向的夹角来判断所处的航段；
(6)根据偏航距离判定是否偏航。
所述方法进一步包括：所述步骤(1)中所述飞机的实时数据为利用ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)地面接收设备接收的飞机的实时数据，所述实时数据包括：航班号、经度、纬度、高度、速度、航向和时间戳。
所述方法进一步包括：所述步骤(2)中所述CFP包括该航班规划的航线，所述航线包括起飞到达机场坐标、巡航时刻TOC(Time of Cruise)点、下降时刻TOD(Time ofDownfall)点，以及航线中的各航路点坐标，其中，所述巡航时刻TOC点为所述飞机爬升到一定高度后开始平飞时刻所处的位置；所述下降时刻TOD为所述飞机平飞结束开始下降时刻所处的位置；所述航线中的各航路点坐标为各类导航设施的地理坐标点。
所述方法进一步包括：所述步骤(3)中所述判断首个确定已经过的航路点包括：根据当前飞机的位置，通过距离判断首个确认经过的航路点，若判断已经经过巡航时刻TOC点，且到达了所述TOC点后的每一航路点，则开始进行偏航判断。
所述方法进一步包括：所述步骤(4)中所述通过多个航路点与飞机当前位置的相对位置来进行初步判断包括：通过连续三组位置数据判断所述飞机与两个相邻航路点A和B之间的距离，若距离航路点A趋远且距离航路点B趋近，则初步认为所述飞机处于航路点AB之间。
所述方法进一步包括：所述步骤(5)中所述根据所述飞机当前的航向及步骤(4)中初步确定的航段方向的夹角来判断所处的航段包括：初步确定航段之后，根据后续连续三组位置数据航向变化，若所述飞机当前的航向及初步确定的AB航段方向的夹角大于90°，则认为初步判断有误差，返回步骤(4)重新判断；若小于90°，则再进行三组位置数据判断，若飞机仍然距离A航路点趋远且距离B航路点趋近，则初步认为飞机处于AB之间，且从A飞向B。
所述方法进一步包括：所述步骤(6)中根据偏航距离判定是否偏航包括：采用点到直线距离计算方法，计算所述飞机距离步骤(5)所确定的航段的垂直距离，若所述飞机距离所述确定的航段的垂直距离大于100公里，则判定所述飞机偏航，否则，所述飞机不偏航。
所述方法进一步包括：所述飞机偏航判定方法还包括：数据缺失情况下的处理，包括：若ADS-B数据中断，则暂停偏航判断，待数据恢复时，按照步骤(3)-(6)进行偏航判定。
本发明还公开了：一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定装置，其特征在于，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，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的飞机偏航判定方法的步骤。
本发明还公开了：一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的飞机偏航判定方法的步骤。
本发明的有益效果：
在航班运行控制工作中，需要对航班是否按照飞行计划规划的航线飞行进行监控，通过本发明提供的一种基于CFP数据的飞机偏航判定方法、装置及存储介质，在飞机发生偏航的时候，可根据基于CFP数据的飞机偏航判定方法得出告警，确保飞机安全飞行。
附图说明
图1是本发明实施例中基于CFP数据的飞机偏航判定方法的示意图；
图2是本发明实施例中正常情况下飞机按照CFP确定的航线飞行及初步判断航段的情况的示意图；
图3是本发明实施例中偏航情况下飞机所处的情况的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种基于计算机飞行计划CFP(Computer Flight Plan)数据的飞机(飞行器)偏航判定方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
(1)首先接收飞机的实时数据，所述飞机的实时数据为利用ADS-B(AutomaticDependent Surveillance-Broadcast)地面接收设备接收的飞机的实时数据，所述实时数据包括：航班号、经度、纬度、高度、速度、航向和时间戳，也可以是利用铱星或者其它途径获得的飞机的实时数据。
(2)从FOC系统获取CFP，CFP在航班运行之前制定完毕，是飞行航线的依据，所述CFP包括该航班规划的航线，所述航线包括起飞到达机场坐标、巡航时刻TOC(Time ofCruise)点、下降时刻TOD(Time of Downfall)点，以及航线中的各航路点坐标。所述巡航时刻TOC点为所述飞机爬升到一定高度后开始平飞时刻所处的位置；所述下降时刻TOD为所述飞机平飞结束开始下降时刻所处的位置；所述航线中的各航路点坐标为各类导航设施的地理坐标点，可以为经纬度，比如甚高频全向信标VOR等，也包括人工设定的地理坐标点。所述CFP中所述飞机沿各个坐标点飞行到达目的地。
(3)如图1所示，判断首个确定已经过的航路点，包括：根据当前飞机的位置，通过距离判断首个确认经过的航路点，若判断已经经过TOC点，且到达了TOC后的任一航路点，则开始进行偏航判断，即每次确认经过一个航路点则开始进行偏航判断。
根据当前飞机的位置，通过距离判断首个经过确认的航路点的具体过程中，“首个”的判断是当通过距离确认所述飞机经过所述TOC点或TOC之后的任意航路点时，则高频计算判断所述飞机的位置与航路上所有航路点之间的距离关系。此处判断所述飞机位置与所有航路点之间的位置关系而非只判断所述飞机与所述CFP中第一个航路点之间的距离关系，从而适应飞机实际飞行中抄近路的情况。
(4)初步判断所处的航段。
CFP中的航路点有若干个，如图1所示，所述航路点包括：A、B、C。由于ADS-B位置数据存在误差，同时，由于天气及空管指挥的原因，航班运行过程存在盘旋、直飞等不确定性，首先通过多个航路点与飞机当前位置的相对位置来进行初步判断，通过连续三组位置数据判断。
所述判断过程如下：首先，在步骤(3)获得所述飞机最新路过的航路点，假设为A点，然后判断所述飞机的实时位置与A点之后所有的每组相邻航路点(A、B两点为一组、B、C两点为一组)的距离变化，假设在计算与A、B两点的距离时符合距离航路点A趋远且距离航路点B趋近的条件，则认为所述飞机在AB之间。
如图2所示，以航路点A、B两个为例，基于航路宽度为20公里，若飞机位置距离某个A航路点距离小于20公里，则认为飞机进入了A航路点区域，待飞过A航路点则立即开始进行航段的判断。根据距离A、B两个航路点的距离来进行飞机运动趋势的判断，若距离A趋远，距离B趋近，则初步认定飞机距离AB航段之间。
(5)进一步判断所处航段。
初步确定航段之后，判断后续连续三组位置数据航向变化，其中所述后续连续三组位置数据与步骤(4)中所用的三组位置数据不同，采用的是当前收到的最新的三组位置数据。对飞机是否处于AB之间进行再次确认；若航向及初步确定的AB航段方向的夹角大于90°，则认为初步判断有误差，回到步骤(4)重新判断；若小于90°，则再进行三组位置数据判断，若飞机仍然距离A航路点趋远且距离B航路点趋近，则初步认为飞机处于AB之间，且从A飞向B。
如图3所示，若航向及初步确定的AB航段方向的夹角α大于90°，则可能飞机即将进行盘旋或空管进行了直飞指挥，初步判断结果存在误差，延迟进一步判断航段，若夹角α小于90°，则再次进行飞机运动方向趋势判断，若与初步判断一致则认为飞行器位置AB航段之间。
(6)根据偏航距离判定是否偏航。
采用点到直线距离计算方法，计算所述飞机距离步骤(5)所确定的航段的垂直距离，若所述飞机距离所述确定的航段的垂直距离大于100公里，则判定所述飞机偏航，否则，所述飞机不偏航。
(7)数据缺失情况下的处理。
由于ADS-B数据受地形等因素的影响，会发生数据中断传输不到地面的情况，若数据中断，则偏航判断算法暂停计算，待数据恢复时，按照步骤(3)-(6)进行偏航判定。
根据本发明的实施例，还公开了一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定装置，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，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的飞机偏航判定方法的步骤。
根据本发明的实施例，还公开了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的飞机偏航判定方法的步骤。
在某航空公司的实时告警平台系统的建设中，偏航告警可以有效的发挥作用，在27次偏航中给出偏航告警26次，缺失的一次是由于航班进行了返航，算法没有覆盖返航的情况。
在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、ReRAM、MRAM、PCM、NAND Flash，NOR Flash，Memristor、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)接收飞机的实时数据；
(2)从航班运行控制FOC系统中获取所述飞机所属航班的计算机飞行计划CFP；
(3)判断首个确定已经过的航路点，当通过距离确认所述飞机经过TOC点或TOC之后的任意航路点时，则高频计算判断所述飞机的位置与航路上所有航路点之间的距离关系；
(4)初步判断所处的航段，包括：通过多个航路点与所述飞机当前位置的相对位置确定航段，判断所述飞机的实时位置与在步骤(3)获得所述飞机最新路过的航路点A点之后所有的每组相邻航路点的距离变化，所述判断过程如下：首先，在步骤(3)获得所述飞机最新路过的航路点，假设为A点，然后判断所述飞机的实时位置与A点之后所有的每组相邻航路点的距离变化，其中A、B两点为一组、B、C两点为一组，假设在计算与A、B两点的距离时符合距离航路点A趋远且距离航路点B趋近的条件，则认为所述飞机在AB之间；
(5)进一步判断所处航段，包括：根据所述飞机当前的航向及步骤(4)中初步确定的航段方向的夹角来判断所处的航段；
(6)根据偏航距离判定是否偏航，采用点到直线距离计算方法，计算所述飞机距离步骤(5)所确定的航段的垂直距离；
所述步骤(5)中所述根据所述飞机当前的航向及步骤(4)中初步确定的航段方向的夹角来判断所处的航段包括：初步确定航段之后，根据后续连续三组位置数据航向变化，若所述飞机当前的航向及初步确定的AB航段方向的夹角大于90°，则认为初步判断有误差，返回步骤(4)重新判断；若小于90°，则再进行三组位置数据判断，若飞机仍然距离A航路点趋远且距离B航路点趋近，则初步认为飞机处于AB之间，且从A飞向B。
2.如权利要求1所述的飞机偏航判定方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述飞机的实时数据为利用ADS-B地面接收设备接收的飞机的实时数据，所述实时数据包括：航班号、经度、纬度、高度、速度、航向和时间戳。
3.如权利要求1所述的飞机偏航判定方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述CFP包括该航班规划的航线，所述航线包括起飞到达机场坐标、巡航时刻TOC点、下降时刻TOD点，以及航线中的各航路点坐标，其中，所述巡航时刻TOC点为所述飞机爬升到一定高度后开始平飞时刻所处的位置；所述下降时刻TOD为所述飞机平飞结束开始下降时刻所处的位置；所述航线中的各航路点坐标为各类导航设施的地理坐标点。
4.如权利要求1所述的飞机偏航判定方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述判断首个确定已经过的航路点包括：根据当前飞机的位置，通过距离判断首个确认经过的航路点，若判断已经经过巡航时刻TOC点，且到达了所述TOC点后的每一航路点，则开始进行偏航判断。
5.如权利要求1所述的飞机偏航判定方法，其特征在于，所述步骤(6)中根据偏航距离判定是否偏航包括：采用点到直线距离计算方法，计算所述飞机距离步骤(5)所确定的航段的垂直距离，若所述飞机距离所述确定的航段的垂直距离大于100公里，则判定所述飞机偏航，否则，所述飞机不偏航。
6.如权利要求5所述的飞机偏航判定方法，其特征在于，所述飞机偏航判定方法还包括：数据缺失情况下的处理，包括：若ADS-B数据中断，则暂停偏航判断，待数据恢复时，按照步骤(3)-(6)进行偏航判定。
7.一种基于计算机飞行计划CFP数据的飞机偏航判定装置，其特征在于，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，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的飞机偏航判定方法的步骤。
8.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的飞机偏航判定方法的步骤。
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