[0001] 本发明属于空中交通管理技术领域，具体涉及一种基于航迹运行的进港航班建议落地顺序决策方法。

[0002] 民航运行环境具有复杂性高、时变性强的特点，航班的进港管理决策始终处于不断更新，不断适应的迭代过程中。国内外已有相关的技术方法及应用系统主要偏重于对进港航班降落时间的管理、航班延误分配方法的研究，缺少基于航迹位置、高度、速度和航向对降落顺序准确性提升的研究。

[0003] 中国发明专利申请号为CN 2023110682487，名称为“一种基于航迹运行的无冲突航班时隙分配方法”中公开了基于航迹预测数据生成航班到达时间和辅助决策建议，并上传航空器，在收到机组下发的决定后，再次根据航迹预测数据计算到达时间和辅助决策建议，保持与机组持续协商。该专利申请适用于航迹按照预定轨迹运行情况的时隙分配，但是在偏航情况分配的时隙很不准确、安排的落地顺序也不准确，需要与机组多次协调更改时隙和顺序，给机组新增工作负荷。

[0004] 目前，进港航班的现有排序方法采用航路点的预测过点时间决策进港航班的落地顺序，在恶劣天气或者军事活动等特殊情况下，航班实际飞行轨迹与预测轨迹有较大偏差，航路点的预测过点时间无法精确更新；只有在航班的飞行轨迹重新返回到预测航路，预测过点时间才会更新准确，这导致偏航期间航路点预测时间存在的偏差影响进港航班建议落地顺序的准确性。

[0060] 为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

[0061] 参照图1所示，本发明的一种基于航迹运行的进港航班建议落地顺序决策方法，步骤如下：

[0062] 1)为航班分配降落跑道、进场程序及进近程序，构成完整的计划航路，具体包括如下步骤：

[0063] 11)分配降落跑道：空中交通管理自动化系统从民航统一飞行计划系统中获取航班计划，进港管理模块AMAN(Arrival Management)为进入终端区空域降落的航班提供进港服务，安排建议的降落顺序；根据机场跑道的起降运行模式、航空器机型为航班匹配降落跑道；当匹配出多条跑道可降落时，根据就近分配跑道、空中飞行时长最短、地面滑行时长最短的运行策略优选跑道；分配的降落跑道组成计划航路的最后一个航路点；

[0064] 12)分配进场程序、进近程序：进港管理模块根据空域进场航线的航路结构、航空器机载设备的进近能力、航空器机型为进港航班匹配进场程序和进近程序；将进场程序和进近程序的组成航路点进行扩展，构成计划航路的一部分，与降落跑道一起构成完整的终端区空域计划航路；以图2示意为例，从进港点4飞入终端区的航班，计划航路点依次包含进场程序4的航路点EP0、EP1、EP2、EP3、EP4、EP5，以及进近程序的航路点IAF2、IF2、FAF2，最后添加跑道2构成完成的终端区内计划航路。

[0065] 2)解析综合航迹信息，标识计划航路中已飞过的航路点，具体包括如下步骤：

[0066] 21)解析综合航迹信息：获取航管雷达数据、广播式自动相关监视数据(ADS‑B)及多点定位数据(MLAT)三类雷达监视源数据，并对数据进行预处理、多元数据融合，解析航迹信息以获取航迹经纬度、高度、速度和航向；

[0067] 22)标识计划航路中已飞过的航路点：实时比较航迹经纬度与计划航路点经纬度的偏差是否在允许范围内，若偏差在允许范围内且航迹航向与计划航路航向的偏差也在允许范围内，则标识航班飞过航路点；若偏差不在允许范围内，则不做标识；若航迹航向与计划航路航向的偏差不在允许范围内，则不做标识。

[0068] 3)确定航班待飞行的起始航路点BegPnt，具体包括如下步骤：

[0069] 31)基于航路点标识初步判断起始航路点：将最后一个标识过的已飞过的航路点后的第一个航路点作为起始航路点；

[0070] 32)修正偏航航班的起始航路点：按计划航路飞行的航班采用步骤31)中确定的起始航路点，偏航飞行的航班则通过图形定位法确定起始航路点；以图3示意为例，航班在飞过航路点EP0之后开始偏航，后续飞行过程中的起始航路点需要通过以下步骤确认；具体如下：

[0071] 遍历计划航路的所有航路点，找到最后一个已飞过的航路点及后续所有未飞过的航路点，依次将相邻的两个航路点构成多个有向线段；以图3示意为例，构成的有向线段包括[EP0,EP1]、[EP1,EP2]、[EP2,EP3]等。

[0072] 以有向线段为矩形中位线，向外扩展以有向线段长为长、2*VSP(可变的系统参数)为宽的矩形，再以线段的两个端点为圆心向两侧扩展半径为VSP的半圆，矩形和半圆构成了复合曲线图形；

[0073] 将航迹的经纬度转换成坐标，通过数学方法求解航迹是否在复合曲线图形内，判断结果为以下情况之一：

[0074] 321)航迹不在任何矩形内，则进入步骤33)；

[0075] 322)航迹在矩形内，且航迹投影在有向线段的两个端点之间，则选择有向线段的终点为起始航路点，进入步骤4)；

[0076] 323)航迹在矩形内，且航迹投影在有向线段的反向延长线上，选择有向线段的起点为起始航路点，进入步骤4)；以图3为例，航迹飞至右侧半圆时，投影在[EP0,EP1]有向线段的反向延长线上，选择EP0为起始航路点；

[0077] 324)航迹在矩形内，且投影在有向线段的正向延长线上，选择有向线段终点的后一航路点为航班起始航路点，进入步骤4)；以图3为例，航迹飞至左侧半圆时，投影在[EP0,EP1]有向线段的正向延长线上，选择EP2为起始航路点；

[0078] 325)航迹在多个矩形内，则选择航路点最靠近跑道的航段外扩复合曲线图形按照步骤322)、步骤323)、步骤324)中的方法确定航班的起始航路点，进入步骤4)；以图3为例，航迹飞至左侧半圆时同时落在[EP0,EP1]、[EP1,EP2]外扩的两个复合曲线图形内，因EP1、EP2更接近降落跑道，所以只需按照步骤322)、步骤323)、步骤324)的方法判断航迹是否在[EP1,EP2]外扩的复合曲线图形内；

[0079] 33)采用夹角定位法进一步确认起始航路点，具体为：

[0080] 331)遍历所有未飞过的计划航路点，得到距离航迹最近的计划航路点NearPnt；

[0081] 332)以航迹为起点、计划航路点NearPnt为终点构成有向线段1，以计划航路点NearPnt为起点、其后计划航路点为终点构成有向线段2，计算有向线段1与有向线段2的夹角，如果夹角为钝角，则选择计划航路点NearPnt的后一航路点为起始航路点；否则，选择计划航路点NearPnt为航班起始航路点；在图4示意图中，飞行航路与计划航路偏差较大，航迹不在任何复合曲线图形内。航迹在位置1时与EP1航路点最靠近，因此选择航迹和EP1构成有向线段1，EP1与其后的航路点EP2构成有向线段2，线段1、线段2的夹角是锐角，所以选择EP1当作起始航路点；航迹在位置1＇时仍与EP1航路点最靠近，因此选择航迹和EP1构成有向线段1＇，EP1与其后的航路点EP2构成有向线段2，线段1＇、线段2的夹角是钝角，所以选择EP2当作起始航路点。

[0082] 4)确定航班待飞行的结束航路点EndPnt，具体包括如下步骤：

[0083] 41)查找计划航路中的结束进近定位点，作为结束航路点EndPnt：如果计划航路中无结束进近定位点，则进入步骤42)；如果计划航路中有结束进近定位点，则进入步骤5)；

[0084] 42)查找计划航路中的中间进近定位点，作为结束航路点EndPnt：如果计划航路中无中间进近定位点，则进入步骤43)；如果计划航路中有中间进近定位点，则进入步骤5)；

[0085] 43)选择计划航路中降落跑道前面的相邻航路点，作为结束航路点EndPnt；

[0086] 以图2为例，跑道1降落的航班都选择结束进近定位点FAF1为EndPnt；如果航班的航路中不包含FAF1，则选择中间进近定位点IF1为EndPnt。

[0087] 5)计算航班从起始航路点BegPnt到结束航路点EndPnt之间待飞行航路的平面投影总距离，具体包括如下步骤：

[0088] 51)计算待飞行航段的水平距离Distance1：遍历计划航路的所有航路点，计算起始航路点BegPnt到结束航路点EndPnt之间所有航段的水平距离Distance1，如下：

[0089]

[0090] 其中，BegNo表示起始航路点BegPnt在计划航路点中的序号；EndNo表示结束航路点EndPnt的序号；distance(Pnti,Pnti+1)表示两个相邻航路点构成航段的水平距离，其计算方法是将航路点经纬度转成坐标，再计算两点之间的直线距离；

[0091] 52)将航班的高度差转为垂直距离Distance2：两个航班的高度差大于一个高度层(300米)时，将高度差转成垂直距离Distance2，转换公式如下：

[0092] Distance2＝|Heightm‑Heightn|*ParameterHD

[0093] 其中，Heightm、Heightn表示待决策排序顺序的两个航班的航迹高度，ParameterHD表示高度差转距离的转换参数，转换后的垂直距离Distance2叠加到高高度航班的距离；

[0094] 53)将航班的速度差转为追赶距离Distance3：两个航班的速度差大于阈值时，将速度差转成追赶距离Distance3，转换公式如下：

[0095] Distance3＝|Speedm‑Speedn|*ParameterSD

[0096] 其中，Speedm、Speedn表示待决策排序顺序的两航班的航迹速度，ParameterSD表示速度差转距离的转换参数，转换后的追赶距离Distance3叠加到小速度航班的距离；

[0097] 54)计算平面投影总距离Distance，如下：

[0098]

[0099] 其中，Weightj表示距离的权重，已对准跑道飞过结束航路点EndPnt的航班取Weight1＝0，表示完全通过航迹高度、速度决策落地顺序。

[0100] 6)比较所有航班通过步骤5)计算得到的平面投影总距离大小，以决策航班落地顺序，具体包括如下步骤：

[0101] 61)未飞过结束航路点EndPnt的航班按照平面投影总距离大小安排落地顺序，具体为：平面投影总距离小的航班安排先落地，平面投影总距离大的安排后落地，平面投影总距离相等的航班按照航迹高度低的先落地，航迹高度高的后落地；两个航班的平面投影总距离差大于距离变化阈值时，改变航班的落地顺序，否则保持原有的落地顺序；

[0102] 62)已飞过结束航路点EndPnt的航班按照航迹高度安排落地顺序，具体为：航迹高度低的航班安排先落地，航迹高度高的航班安排后落地，航迹高度相同的航班按照飞行速度小的安排先落地，飞行速度大的安排后落地。

[0103] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。