[發(fā)明專利]基于復(fù)雜系統(tǒng)工程的四維航跡運(yùn)行架構(gòu)建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810392388.2
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108846156A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡浩亮;王乾;陳聰;洪蓉;李騰;張雨晨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所;航空工業(yè)信息中心;金航數(shù)碼科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06;G06Q50/30
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

本發(fā)明公開了一種基于復(fù)雜系統(tǒng)工程的四維航跡運(yùn)行架構(gòu)建模方法，包含以下步驟：對基于四維航跡運(yùn)行的空管運(yùn)行典型應(yīng)用場景進(jìn)行正向設(shè)計(jì)，捕獲基于四維航跡運(yùn)行的空管系統(tǒng)運(yùn)行意圖和空管運(yùn)行頂層需求；基于空管運(yùn)行頂層需求建立高層運(yùn)行概念圖；對為達(dá)到各任務(wù)目標(biāo)所需的運(yùn)行節(jié)點(diǎn)相關(guān)運(yùn)行能力、運(yùn)行活動和活動間的輸入/輸出流進(jìn)行分析，建立運(yùn)行活動模型；根據(jù)所述運(yùn)行活動模型，建立運(yùn)行事件跟蹤描述、運(yùn)行節(jié)點(diǎn)連接圖和各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述；明確系統(tǒng)組成和系統(tǒng)功能，建立一系列的基于四維航跡運(yùn)行的空管體系架構(gòu)模型，進(jìn)而完成系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。本發(fā)明能夠有效應(yīng)對基于四維航跡運(yùn)行的空管運(yùn)行系統(tǒng)的復(fù)雜性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用復(fù)雜系統(tǒng)工程的方法針對基于四維航跡的民航空管運(yùn)行體系架構(gòu)進(jìn)行建模的技術(shù),屬于民用航空空中交通管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著全世界范圍內(nèi)民航運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的以飛機(jī)現(xiàn)有位置的雷達(dá)監(jiān)控為基礎(chǔ)的空中交通管理(ATM)體系越來越難以滿足航空運(yùn)輸系統(tǒng)的需要，因此歐洲航空安全組織(EUROCONTROL)和美國聯(lián)邦航空局(FAA)分別提出了“單一歐洲天空空管研究”(SESAR)和“下一代空中交通系統(tǒng)”(NextGEN)計(jì)劃。4D航跡技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新一代空管自動化運(yùn)行體系的技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)也是空管科技領(lǐng)域需要解決的核心問題，因此日益成為航空發(fā)達(dá)國家研究的熱點(diǎn)。

4D航跡是以空間和時(shí)間形式(航空器的經(jīng)度緯度、高度坐標(biāo)與時(shí)間坐標(biāo))，對航空器飛行全部飛行路徑的關(guān)鍵點(diǎn)和時(shí)間加以精確描述，航空器根據(jù)飛行計(jì)劃、氣象信息、飛機(jī)性能等信息對四維航跡進(jìn)行規(guī)劃和預(yù)測，并與其他航空器及地面空管部門、機(jī)場、航空公司等各利益相關(guān)方進(jìn)行共享和協(xié)調(diào)。時(shí)間約束(time constraint)是四維航跡的重要組成要素。四維航跡的規(guī)劃包括在航路上設(shè)置一個或多個計(jì)量點(diǎn)，并在每個計(jì)量點(diǎn)上設(shè)定飛機(jī)預(yù)計(jì)到達(dá)該點(diǎn)的時(shí)間約束條件，稱為控制到達(dá)時(shí)間(CTA)。航空器通過ADS-C、CPDLC等通信鏈路與其他航空器及地面各利益相關(guān)方間進(jìn)行航跡的共享和協(xié)調(diào)，最終取得四維航跡的運(yùn)行許可。航空器通過使用飛行管理系統(tǒng)(FMS)中的所需到達(dá)時(shí)間(RTA)功能自我管理飛行速度，并通過通信、導(dǎo)航、監(jiān)視等設(shè)備的協(xié)同運(yùn)作在控制到達(dá)時(shí)間(CTA)約束范圍內(nèi)到達(dá)航路計(jì)量點(diǎn)，嚴(yán)格依據(jù)四維航跡完成“門到門”的飛行?；谒木S航跡的運(yùn)行能顯著提升空中交通水平和空域資源利用率，增加空中交通流量，減少航空器運(yùn)行航跡的不確定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于復(fù)雜系統(tǒng)工程的四維航跡運(yùn)行架構(gòu)建模方法。本發(fā)明將從基于四維航跡運(yùn)行的空管運(yùn)行意圖出發(fā)，依次構(gòu)建高級運(yùn)行概念、運(yùn)行活動模型、運(yùn)行事件追蹤描述、運(yùn)行節(jié)點(diǎn)連接描述、運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述、系統(tǒng)功能描述、系統(tǒng)事件追蹤描述、系統(tǒng)接口描述、系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述等，并結(jié)合可視化場景演示共同完成模型的仿真運(yùn)行，最終輸出得到系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)需求。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)；

一種基于復(fù)雜系統(tǒng)工程的四維航跡運(yùn)行架構(gòu)建模方法，包含以下步驟：

(1)根據(jù)空管運(yùn)行體系發(fā)展現(xiàn)狀，提出基于四維航跡運(yùn)行的空管系統(tǒng)運(yùn)行意圖，基于此空管系統(tǒng)運(yùn)行意圖分析面向任務(wù)應(yīng)用的基于四維航跡運(yùn)行的空管運(yùn)行頂層需求；

(2)基于空管運(yùn)行頂層需求構(gòu)建基于四維航跡運(yùn)行的典型空管運(yùn)行場景，提取該典型空管運(yùn)行場景下的任務(wù)目標(biāo)，梳理各任務(wù)目標(biāo)的利益相關(guān)方和運(yùn)行節(jié)點(diǎn)，建立基于四維航跡運(yùn)行的高層運(yùn)行概念圖；

(3)對為達(dá)到各任務(wù)目標(biāo)所需的運(yùn)行節(jié)點(diǎn)相關(guān)運(yùn)行能力、運(yùn)行活動和活動間的輸入/輸出流進(jìn)行分析，建立基于四維航跡運(yùn)行的運(yùn)行活動模型；

(4)根據(jù)所述運(yùn)行活動模型，分析該典型空管運(yùn)行場景下相關(guān)運(yùn)行節(jié)點(diǎn)間的信息交互，以時(shí)序圖的方式建立基于四維航跡運(yùn)行的運(yùn)行事件跟蹤描述；

(5)根據(jù)所述運(yùn)行事件跟蹤描述，以圖形化的方式從總體上整理運(yùn)行節(jié)點(diǎn)間的信息交互關(guān)系并定義各節(jié)點(diǎn)交互接口，建立運(yùn)行節(jié)點(diǎn)連接圖；