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申请/专利权人：中国民用航空中南地区空中交通管理局广西分局

摘要：本发明公开了一种民航管制运行现场相似日度量系统，具体涉飞机航线管理领域，包括数据采集系统、气象数据处理模块、数据服务器、交换器、系统用户终端以及HMI，本发明通过UDP协议接收综合航迹数据，通过FTP协议接收飞行计划数据，以及通过用户自定义的流量策略信息和容量，然后，相似日度量系统将接收的数据进行解析、封装，生成并维护有效、实时的航迹信息，并通过RandomForest算法模型在相似日度量系统HMI界面进行显示，从而方便根据HMI界面显示的航空器飞行流量以及轨迹给出全面、客观地管制现场运行建议。

主权项：1.一种民航管制运行现场相似日度量系统，其特征在于，包括数据采集系统、气象数据处理模块、数据服务器、交换器、系统用户终端以及HMI，数据采集系统配置用于采集飞行计划数据以及综合航迹数据，系统采集系统通过UDP协议接收综合航迹数据以及通过FTP协议接收飞行计划数据，气象数据处理模块配置用于处理气象数据，数据服务器、交换器以及系统用户终端组成基于JAVA的CS架构，配置用于进行大数据的处理，HMI为人机交换界面，配置用于显示航空器飞行流量、轨迹显示；该民航管制运行现场相似日度量系统包括以下步骤：S1、数据的采集：包括对飞行计划数据以及综合航迹数据的采集；S2、数据的处理：对步骤S1中采集的飞行计划数据以及综合航迹数据进行航迹融合处理，对气象数据进行处理；S3、扇区流量统计模型的建立：根据步骤S2中处理后的数据相互结合生成扇区流量统计模型；S4、航空器飞行轨迹预测与匹配：捕捉航空器飞行轨迹后与步骤S3中建立的扇区流量统计模型中的大数据进行匹配；S5、给出航空器相关飞行路线建议；所述步骤S3具体为：S3.1：航空器航迹预测模型的建立：航空器实际飞行过程中，在雷雨绕飞情况下，航空器会偏离航路飞行，因此，要对偏航航空器的4D预测航迹进行修正，此处提出计划航迹和雷达航迹偏离的自动相关算法：设航迹T为目标航迹，FTA、FTB、FTC、FTD为航迹T所对应计划航迹FTi的第i条航段，其中，i＝1,2,3……N，α和β分别是航迹T相对当前航段FTB的偏航角和偏离角；d为航迹T距离航段FTB的垂直距离，假设tB,Ci＝1......C为航段FTB所有航路固定点预计过点时间所形成的集合；计划航迹依次经过A、B、C、D、E点的时间依次为tA、tB、tC、tD、tE，监视设备检测到航迹T的当前时间为tT；假设当前时间tT属于tB,Ci＝1......C集合，即tT∈tB,Ci＝1......C，由于航空器在实际飞行中相对于航段存在时间误差和空间误差，因此，计划航迹和雷达航迹进行相关匹配时，允许雷达航迹在航段范围内进行匹配，其中φ和ω的数值取决于计划航迹的预测精度；此外，计划航迹和雷达航迹相关以下匹配因子：航迹T到达最近一个航路点的时间τi，航向角αi，偏离角βi，与航段的距离为λi，则：1若tT＝tB,Ci＝1......C，则2αi和βi表示航迹T相对当前航段的计划航迹的方位角度，令3航迹T与航段的最短垂直距离表示该航迹基本沿该航段飞行，不产生偏航，即航迹T近似等于计划航迹FTi，若λmin＝mindi-φ......di......di+ω，当di＝dmin令λmin＝1，其它λmin＝0；由1、2、3式可得i时刻计划航迹FTi与航迹T相关因子公式为：ρi＝τiαiβiλi，因此，可推算出航空器的飞行状态模型：当S＝0时，说明该航空器不在该航段范围飞行；当S＝1时，则说明该航空器在该航段飞行；设航路宽度为20Km，当d10Km时，认为该航空器是沿着当前航段飞行，经过某一航路点后，以当前航路点过点时间为基准，利用等角航迹预测算法进行后续航路过点时间的推算，更新4D剖面航路，当d＝10Km时，表示该航空器仍在航段范围内，但属于偏航飞行，则需将航迹T当前航向角与后续航段的航向角进行比较，以最小角度差值作为航迹T的最终预测位置点，并以航迹T当前时间、速度和高度信息来推算到达目的位置的时间，更新后续航路的过点时间，从而更新4D剖面模型；S3.2：扇形流量统计模型的建立：通过对点空域以及线空域的统计建立模型；S3.2.1、点空域的统计：点空域流量包含航路的固定点、导航点、边界点的流量，传统的判断方法是以该导航点坐标为圆心、某一经验值参数为半径的圆设定过点判断范围，当航空器的平面投影进入判断范围，则判定该航空器为某航路导航点的流量目标，假设A、B、C分别为航路上三个航路固定点，线段BD为航路点B的角平分线，即∠α＝∠β，航空器与角平分线相交于角P，角度为∠α，∠β，∠φ均是相对于正北方向的角度值，已知A、B、C的WGS-84系坐标经纬度，通过高斯投影算法将其转换成平面直角坐标系，得到A、B、C点坐标分别为PAXA,YA,PBXB,YB,PCXC,YC，其中，各个坐标的具体计算公式如下： 利用余弦定理推算出当航迹与角平分线相交的∠φ小于或等于∠α时，说明航空器往导航点汇聚，系统判定该航空器为导航点B的实时流量；S3.2.2、线空域的统计：假设四边形A1A2B1B2是AB段航路，A和B是导航点，航路宽度为20Km，B1和B2是B的对称点，长度为10Km，∠BAC是航空器沿航路由A飞行至B相对正北方向的航向角，∠B1AC和∠B2AC是航空器在航路宽度范围内，左右偏离航路到达B点相对正北方向的最大航向角，判断航空器平面投影是否在有效航路范围内，可以通过雷达数据实时获取航空器航向角，若采集的航向角∠β满足∠B1AC≤∠β≤∠B2AC，则可判断航空器沿航路飞行，并将其归纳为该航路的实时流量队列。

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