基于垂直剖面視圖的空中交通流管理系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空管理領(lǐng)域，具體是一種基于垂直剖面視圖的空中交通流管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著民航運(yùn)輸?shù)某掷m(xù)快速發(fā)展，空中交通流量增長勢頭迅猛，機(jī)場、空域和航線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的擁擠現(xiàn)象嚴(yán)重，航路擁堵、航班延誤問題突出，因此，如何在復(fù)雜空域結(jié)構(gòu)以及各種限制條件下(如:天氣、特情、流控、軍方活動(dòng)、高空風(fēng)、航空公司因素等)，自適應(yīng)并合理地控制空中交通的流量已成為社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問題，也成為了業(yè)內(nèi)人士致力研究的課題。
[0003]空中交通管理是為了一定安全性或經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)，對系統(tǒng)所轄空中交通活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、協(xié)同等一系列活動(dòng)的總稱。對于空中交通流的調(diào)整，使之有序順暢是空管工作的根本任務(wù)。圖1為空中交通管制體系中的飛機(jī)飛行示意圖。空中交通流量管理是指有助于空中交通安全、有序和快捷地流通，以確保最大限度地利用空中交通管制服務(wù)的容量并符合有關(guān)空中交通服務(wù)當(dāng)局公布的標(biāo)準(zhǔn)和容量，而設(shè)置的服務(wù)?？罩薪煌ㄍㄐ心芰κ侵妇C合考慮空域、天氣、設(shè)施設(shè)備、管制員工作負(fù)荷情況，空中交通管制單元在單位時(shí)間內(nèi)能夠服務(wù)的最大航空器架次，簡稱“通行能力”?？罩薪煌ㄍㄐ心芰κ强罩薪煌ǚ?wù)保障能力的直接體現(xiàn)，是航班延誤預(yù)警和應(yīng)急處置機(jī)制建設(shè)的基礎(chǔ)，是空中交通流量管理工作的重要依據(jù)，是流量管理工具最重要參數(shù)之一。空中交通通行能力的計(jì)算主要是參考空域靜態(tài)評(píng)估值，由管制人員根據(jù)限制情況人為估算的一個(gè)修正。這種方法隨意性大，不能準(zhǔn)確反映空域的真實(shí)通行能力。
[0004]目前，現(xiàn)有的針對空中交通狀況空中交通管制系統(tǒng)采取的是一種水平面疊加的一種顯示方式?？展鼙O(jiān)視界面不考慮空中目標(biāo)的高度，僅根據(jù)目標(biāo)的水平位置在一個(gè)地理平面上疊加顯示不同高度的目標(biāo)狀態(tài)。這種方式可以很清楚顯示目標(biāo)的地理位置和水平間隔，但對目標(biāo)的高度不能表示出來，管制人員只能在想象中重建三維視圖。這種空中交通間隔管理方法過于依賴一線對空管制員的個(gè)人技能，加重了一線人員的工作負(fù)荷。
[0005]另外，對于一個(gè)空中交通管理單元來說，日常業(yè)務(wù)包含空中交通通行能力管理和空中交通間隔管理兩個(gè)方面。但這兩個(gè)方面目前在空中交通管理系統(tǒng)中是分開的，值班管制員人為估算空中交通通行能力，使用空管自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空中交通間隔管理，不能實(shí)現(xiàn)空中交通通行能力和間隔管理的有機(jī)統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，針對上述的問題，本發(fā)明提出基于垂直剖面視圖的空中交通流管理方法，使管制人員一目了然的知曉目標(biāo)的地理位置、水平間隔以及垂直高度，并且統(tǒng)一空中交通通行能力估算和空中交通間隔管理。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于垂直剖面視圖的空中交通流管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、空中交通管制模塊和可視化用戶界面管理器，數(shù)據(jù)采集模塊采集各航空器的飛行數(shù)據(jù)，該飛行數(shù)據(jù)至少包括該航空器的三維坐標(biāo)信息、航跡信息和氣壓數(shù)據(jù)，空中交通管制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)來劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域；空中交通管制模塊劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域包括以下過程:過程21:空中交通管制模塊的數(shù)據(jù)庫中預(yù)存各航空器預(yù)先設(shè)定的航跡數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)發(fā)送的各航空器的航跡信息進(jìn)行比對，如果大于預(yù)設(shè)的閾值范圍，則標(biāo)記為非正常運(yùn)行航空器；過程22:如果兩個(gè)臨近的非正常運(yùn)行航空器之間的間距小于預(yù)設(shè)距離，則將如下區(qū)域劃為非正常運(yùn)行區(qū)域:以該兩個(gè)非正常運(yùn)行航空器連接線的中點(diǎn)為圓心、以該兩個(gè)非正常運(yùn)行航空器連接線的長度為半徑所做出的圓形區(qū)域；非正常運(yùn)行區(qū)域以外的區(qū)域?yàn)檎＿\(yùn)行區(qū)域；所述可視化用戶界面管理器被配置為將空中交通管制模塊輸出的正常飛行區(qū)域、非正常運(yùn)行區(qū)域和非正常運(yùn)行航空器顯示在用戶的顯示器的垂直剖面視圖上。
[0008]作為另外一個(gè)可行的方案，劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域的過程21還包括以下過程:空中交通管制模塊的數(shù)據(jù)庫中預(yù)存各航線的氣壓數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)發(fā)送的各航空器的氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，如果大于預(yù)設(shè)的閾值范圍，則標(biāo)記為非正常運(yùn)行航空器。
[0009]作為另外一個(gè)可行的方案，劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域的過程21還包括以下過程:空中交通管制模塊對數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)發(fā)送的各航空器的三維坐標(biāo)信息中的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并比較預(yù)設(shè)時(shí)間間隔(例如每個(gè)t時(shí)間提取該航空器的三維坐標(biāo)信息中的高度數(shù)據(jù)，記為{hl，h2...，hn}，比較相鄰高度數(shù)據(jù)的差值或比值)的相鄰高度數(shù)據(jù)，如果大于預(yù)設(shè)的閾值范圍，則標(biāo)記為非正常運(yùn)行航空器。
[0010]基于上述空中交通流管理系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種基于垂直剖面視圖的空中交通流管理方法，包括如下過程:
步驟1:數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集各航空器的飛行數(shù)據(jù)，該飛行數(shù)據(jù)至少包括該航空器飛行的三維坐標(biāo)信息、航跡信息和氣壓數(shù)據(jù)；
步驟2:空中交通管制模塊與數(shù)據(jù)采集模塊建立通訊連接，數(shù)據(jù)采集模塊在預(yù)設(shè)間隔時(shí)間內(nèi)將其采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至空中交通管制模塊；空中交通管制模塊對步驟I采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果來劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域；其中，劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域包括以下過程:過程21:空中交通管制模塊的數(shù)據(jù)庫中預(yù)存各航空器預(yù)先設(shè)定的航跡數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)發(fā)送的各航空器的航跡信息進(jìn)行比對，如果大于預(yù)設(shè)的閾值范圍，則標(biāo)記為非正常運(yùn)行航空器；過程22:如果兩個(gè)臨近的非正常運(yùn)行航空器之間的間距小于預(yù)設(shè)距離，則將如下區(qū)域劃為非正常運(yùn)行區(qū)域:以該兩個(gè)非正常運(yùn)行航空器連接線的中點(diǎn)為圓心、以該兩個(gè)非正常運(yùn)行航空器連接線的長度為半徑所做出的圓形區(qū)域；非正常運(yùn)行區(qū)域以外的區(qū)域?yàn)檎＿\(yùn)行區(qū)域；
步驟3:將正常飛行區(qū)域、非正常運(yùn)行區(qū)域以及非正常運(yùn)行航空器通過顯示器上采用垂直剖面視圖顯示出來，并且動(dòng)態(tài)演示各航空器的運(yùn)行軌跡。本發(fā)明中，采用垂直剖面視圖將各航空器清晰的顯示出來，并且標(biāo)識(shí)出來非正常運(yùn)行航空器和非正常運(yùn)行區(qū)域，方便工作人員查看并及時(shí)做出反應(yīng)。
[0011]作為另外一個(gè)可行的方案，劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域的過程21還包括以下過程:空中交通管制模塊的數(shù)據(jù)庫中預(yù)存各航線的氣壓數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)發(fā)送的各航空器的氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，如果大于預(yù)設(shè)的閾值范圍，則標(biāo)記為非正常運(yùn)行航空器。
[0012]作為另外一個(gè)可行的方案，劃分正常飛行區(qū)域和非正常運(yùn)行區(qū)域的過程21還包括以下過程:空中交通管制模塊對數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)發(fā)送的各航空器的三維坐標(biāo)信息中的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并比較預(yù)設(shè)時(shí)間間隔(例如每個(gè)t時(shí)間提取該航空器的三維坐標(biāo)信息中的高度數(shù)據(jù)，記為{hl，h2...，hn}，比較相鄰高度數(shù)據(jù)的差值或比值)的相鄰高度數(shù)據(jù)，如果大于預(yù)設(shè)的閾值范圍，則標(biāo)記為非正常運(yùn)行航空器。
[0013]本發(fā)明通過上述方案，提供給工作人員易于查看的周圍空中交通的交通圖形用戶界面，大大方便了工作人員查看，使其能夠根據(jù)特殊情況及時(shí)做出反應(yīng)。
【附圖說明】
[0014]圖1為空中交通管制體系中的飛機(jī)飛行示意圖；
圖2為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為基于水平視圖的空中交通過程監(jiān)視示意圖；
圖4為基于垂直剖面視圖的空中交通過程監(jiān)視示意圖；
圖5為基于垂直剖面的空中交通限制情況顯示；
圖6為基于垂直剖面的空中交通通行能力顯示和計(jì)算；
圖7為基于垂直剖面的空中交通間隔管理方法；
圖8為基于垂直剖面的空中交通流管理方法實(shí)施圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0016]本發(fā)明對現(xiàn)有的水平視圖的空中交通流管理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改為垂直剖面視圖，同時(shí)，在垂直剖面視圖上標(biāo)識(shí)出非正常運(yùn)行區(qū)域和飛行器，大大方便了工作人員的監(jiān)管。具體的，本發(fā)明的方案如下:一種基于垂直剖面視圖的空中交通流管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、空中交通管制模塊和可視化用戶界面管理器。
[0017]其中，數(shù)據(jù)采集模塊采集各航空器的飛行數(shù)據(jù)，該飛行數(shù)據(jù)至少包括該航空器的三維坐標(biāo)信息、航跡信息和氣壓數(shù)據(jù)(還可以包括崗位信息、