[發明專利]基于當前航路的一種機載航跡預測方法

有效

• 申請號: 201410752702.5
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104484717B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 薛芳芳;于沛;米耘峰;繆煒濤
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司第六三一研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明屬于機載嵌入式計算機領域，具體涉及一種機載航跡預測方法。

背景技術

航跡預測，對于準確完成已有飛行計劃、減少航跡的不確定性、提高空域和機場資源利用率和安全性都有非常重要的作用。

飛機的基本飛行過程如圖1所示，在垂直剖面上由起飛段、爬升段、巡航段、下降段、著陸段組成；在水平航路上，飛機通常沿直線從一個導航點飛向另一個導航點，水平航跡由一系列直線飛行段和圓弧飛行段組合而成。航路轉彎有三種模式：內切轉彎、約束轉彎和末端轉彎三種，航路上最常見的就是內切轉彎。

航跡預測必須針對飛機飛行不同階段的特性分別進行預測，例如民用飛機在爬升時保持直線航跡飛行；而巡航段飛行時時將會保持固定高度飛行。理論上講，飛機應該按照飛行計劃沿直線飛行，但是由于實際飛行環境的各種外力因素，飛機實際上是繞著航線波動飛行，因此較短時間的飛行預測對于保障飛機沿正確航路飛行具有非常重要的意義。

當前，已有的航跡預測存在以下不足：1)基于特定數學模型的航跡預測，計算復雜，要求輸入參數多，耗時長，無法移植到機載設備中進行計算；2)預測精度差，在一些特定情況下，無法真正做到準確預計，用戶體驗差。

對于飛行任務而言，我們希望根據當前飛行的狀態以及當前執行的飛行計劃，在較短時間內動態、準確地預測飛機是否存在偏航的趨勢，通過及時通知飛行員當前所處的飛行狀態，減少不必要的飛行操做，達到及時準確的按飛行計劃飛行的目的。

發明內容

本發明提出一種快速、可靠的飛行器航跡預測方法，提高飛機實時飛行引導、從而實現飛機按飛行計劃及時準確飛行的目的。

本發明的技術方案：

基于當前航路的一種機載航跡預測方法，包括以下環節：

1)通過機載設備獲取已飛航跡和當前飛行狀態信息；

2)設定預計時間間隔△t；

3)依據已飛航跡做出宏觀航跡預計，具體是：依據已飛航跡擬合樣條曲線，參考當前的飛行速度計算出△t時間后的飛行位置；

根據當前飛行狀態信息做出微觀航跡預計，具體是假設飛機在很短的時間內始終沿著直線飛行，綜合當前飛行狀態信息計算出△t時間后的飛行位置；

4)將微觀航跡與宏觀航跡進行加權平均，最終輸出預計△t時間后的飛行位置。

在以上方案的基礎上，本發明還進一步作如下優化：

該預測方法還通過設置偏航閾值；參考正在執行的飛行計劃航段，計算環節4)得出的飛行位置的偏離距離Dis，如果Dis大于所述偏航閾值，則發出告警信息或者直接將偏航指令發送給自動駕駛儀，使控制飛機沿航路飛行。

上述飛行狀態信息包括俯仰、航向、風速和空速。

進行微觀航跡預計時，根據當前飛行狀態信息首先判斷飛行的階段：

若為平飛段，則按照平飛航跡計算；

若為爬升段或下降段，則按照垂直航跡計算；

若為轉彎段，則按照轉彎航跡計算。

本發明具有以下優點：

1.易于獲取基本計算參數；

2.計算速度快，計算量小，適用于嵌入式計算機領域；

3.能夠滿足短時航跡預測的目的。

附圖說明

圖1為飛機飛行的垂直剖面示意圖。

圖2為飛機飛行的水平航跡示意圖。

圖3為航跡預測公式分解圖。

圖4為航跡預測模塊硬件部署圖。

圖5為航跡預計模塊流程圖。

圖6為航跡預測提示的流程圖。

具體實施方式

本次發明采用一種較長時間段的航跡趨勢預計分析與短時間航跡軌跡預計相結合的方式，對于不同飛機，采用加權平均的結果獲得最終的航跡預測結果，可以在快速計算的基礎上，提高計算的精度。

航跡趨勢預計是按照飛機最近Dm公里飛行軌跡，模擬出當前飛機的飛行曲線，由于慣性的原因，飛機將會沿著該曲線前進，根據飛機當前的飛行速度，可以計算出在△t時間后飛機的位置(X1，Y1，H1)。

短時航跡軌跡預計是指在通過飛機各種傳感器獲得的飛行狀態，飛機在當前各種速度矢量的作用下，沿著慣性繼續飛行，根據飛機當前的飛行速度及其變化趨勢，可以計算出在△t時間后飛機的位置(X2，Y2，H2)。

這兩種方式分別從宏觀與微觀兩種方式描述了飛機飛行的趨勢，而飛機真實的飛行軌跡一定以某種方式與這兩種軌跡一致。

△X＝u1*X1+u2*X2；u1+u2＝1；

△Y＝w1*Y1+w2*Y2；w1+w2＝1；