空管系统飞行计划与航迹相关研究

空管系统飞行计划与航迹相关研究

陈富

中国民用航空厦门空中交通管理站 361001

摘要:飞行安全和流量管理是空管领域一个很重要的研究课题,通过与航迹相关的飞行计划,可以直观地了解各航空器在空域内的状态以及空域内飞行流量,及时为飞机制定合理的飞行计划,确保空域内的飞行安全。因此,通过研究飞行计划与航迹有关问题,可以提高空中交通管制的质量与可靠性,以及空域资源的合理选择。

关键词：空中交通管制；飞行计划; 航迹;相关

引言

空中交通运输和其它的交通运输方式一样，会受到相应规则管制和约束。空中交通运输由专门的管理机构对航空器的飞行进行指挥、调度、引导和约束的过程,即为空中交通管制。Referred to as air traffic control (air traffic control).空中交通管制的一个很大作用是解决飞行和飞行流量管理的问题，这就要求飞行计划与航迹相关。

1 飞行计划和航迹相关概述

飞行计划与航迹之间的关系，实际就是标识航迹的过程。如果航迹与飞行计划相匹配,则会在相应的系统航迹上显示飞行计划,对于管制员来说,对所关注的航迹飞行计划,可以进行直观的查看。如果飞行计划有航迹有变化,就需要把它们之间的相关去掉，重新操作,即去相关。在一般情况下,空管系统内部的飞行数据处理模块可以自动完成与航迹相关的飞行计划相关和去相关,但在某些特殊情况下，管制员可以进行：人工相关、去相关以及自动相关恢复等操作。

2 空管系统飞行计划与航迹相关方法

由于系统中有大量的飞行计划,在进行相关操作时,飞行计划要先进行初步筛选,在众多飞行方案中,将少数可能与航迹相关的飞行计划筛选出来,再以更严格的筛选条件,精选出这些飞行方案,从而找到与相应航迹相匹配的飞行方案。

2.1 飞行计划初选流程

雷达识别某一航迹后,对其具体位置进行定位,划定一个相关区域,其范围大于管制区。而比系统雷达覆盖范围的区域小。相关区域边界与各航路相交地点所在领空范围内，称为临界空间门限。只有会穿越这个临界空间门限的飞行计划对应的计划航迹,才可能与该航迹相关。一般我国民用航空器都会按既定路线飞行。它是由飞行路线上的一个个航点连接路段连接起来的。那么判定飞行计划与系统航迹是否相关,就简化成航路是否会穿过临界空间门限问题。

飞行计划初选流程见图1。

图1 飞行计划初选流程

通过初步选定工作，找出有可能与航迹相关的飞行计划再筛选出明显性较大的飞行计划后，再精细化选择飞行计划。

2.2 飞行计划精选流程

初选工作采集到的飞行计划集合中,可能会包含有与航迹正好匹配的飞行计划,也可能不会包含。这是由很多不确定因素导致的,比如天气变化、空中流量管制和军事学习等。在这些情况下,飞行计划势必会改变。因而即使经过初选得到的飞行计划集合中只有一个飞行计划,也不能就此断定其与航迹匹配,还须经过精选工作。

精选工作从以下两个维度开展:时间关联、空间关联。一时间关联:根据计划航线和航空器性能等生成航空器精确的4D飞行轨迹(航空器计划空间轨迹经过的航路点及相应计划过点时间)。计划过点时间与航线实际过点时间越接近,则越有可能是与航迹相关的飞行计划。可以结合航空器性能设定一个门限值,如果超过则认定其不是与航迹相关的飞行计划。通过这样排除,可以选出一个飞行计划集合。二空间关联:如同时间关联一样,根据4D飞行轨迹,对应时刻计划航线中飞行器的位置与实际航线的距离判定是否相关,如果距离越近,考虑到雷达探测误差,该飞行计划则越有可能是与航迹相关的飞行计划。同时间关联类似,结合实际情况,设定一个门限值,用以排除不可能与航迹相关的飞行计划。然后也可得到一个飞行计划集合。

对时间关联和空间关联得到的飞行计划集合取交集,再通过二次代码SSD进行一次筛选,可以得到一个十分有限的飞行计划集合,其中,飞行计划更有可能与航迹有关。但在这个集合中,还有可能不止一个飞行计划,也有可能一个飞行计划都没有。这是因为,还有一些其他因素影响着飞行计划与轨迹的联系。例如,雷达情报精度导致的航迹地点错误;飞行电报依赖的造成的飞行电报到达时序问题,错误的格式内容,以及飞行电报遗失的问题;基础数据不完整的问题等等。

3 提高飞行计划与航迹的相关率

相关率和相关正确率是衡量飞行数据处理系统处理能力的重要指标,不仅可以大大提高管制效率,还可以在很大程度上改善空域的吞吐率,合理地利用空域资源。可以从以下几个方面提高飞行计划与航迹的相关率。

（1）航迹优化:相较于单个雷达而言,多雷达跟踪有在精度和稳定性上,都高出许多,因而可以在提高单雷达精度的基础上,采用多雷达同时监控进行管制作业。多雷达跟踪的主要问题在于数据融合及目标识别算法还有待改进。如果能在多监控数据融合及目标识别上有所突破,雷达航迹精度将大大提升。

（2） 计划航迹优化:飞行计划是基于基础数据的,对于国内的基础数据而言,可以保证数据及时更新及数据的准确性。但对于国际航空器而言,缺失和不准确的基础数据很难在短时间内进行更新,那就需要对其在我国境内的计划航线的基础数据进行优化,尽可能提高准确度。

（3） 飞行轨迹拟合:在飞行计划或者航迹中,由于雷达波反射等原因,有可能出现多个飞行计划或者不同航迹的SSR码相同这类现象。此时需要对SSR码相同的雷达航迹和计划航迹进行飞行轨迹拟合计算,选择在各种维度下飞行轨迹拟合度最好的雷达航迹和飞行计划进行相关。通过这些步骤,可以完成相关。

（4）调整相关条件:实验证明,领航计划报、起飞报和预计飞越报对飞行计划与航迹相关起至关重要的作用。在缺少特定飞行电报的情况下,为了进行飞行计划和航迹相关,可以适当调整相关条件,如只有起飞报时,可以根据起飞报中所提供的信息,结合我国依据法律预先建立的城市对航线库,为飞行计划和航线相关建立飞行轨迹模型等。

飞行计划与航迹相关率与相关正确率,对航空管制的影响是十分重大的。实际上,不仅要提高飞行计划与航迹的相关率,更要提高相关正确率。相关正确率直接影响到管制工作的效率,和航空器的安全,需要严肃、准确、认真对待。

结语

本文对飞行计划与航迹相关进行了简要的介绍,阐述了对飞行计划与航迹进行相关的方法,指出了影响飞行计划与航迹相关的因素。同时,指出了提高相关率的方向。如能有效运用上述相关方法,提高相关率和正确率,可以对我国空管理论和技术水平起到较好的启发作用。相关正确率还需要实验数据来验证,待以后进行探讨。

参考资料:

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