[發明專利]一種基于爬升段能量分享因子估算的航空器軌跡預測方法

在審

• 申請號: 202210546735.9
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114912688A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 蔣偉煜;肖英超;馬龍彪;田云鋼;張陽;張明偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30;G06F16/215;G08G5/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種基于爬升段能量分享因子估算的航空器軌跡預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取航空器的S模式雷達數據項，包含時間戳T、氣壓高度H_p、指示空速IAS以及馬赫Mach；一架包含n個航跡點的航班的S模式航跡數據為P＝{p_i,i＝1,2,...,n}，n為正整數，p_i＝[t_i,h_i,s_i,m_i]表示第i個航跡點，t_i、h_i、s_i和m_i分別代表該航跡點的時間戳、氣壓高度、指示空速和馬赫；

步驟2，根據限制高度過濾數據，并利用速度剖面篩選異常數據，實現數據清洗；

步驟3，對S模式航跡數據進行插值，采用線性插值方法拓展S模式的航跡數據，差值拓展后的航跡數據為P_{interpolation}＝{p_i,i＝1,2,...,N}，N為正整數；

步驟4，采用中值濾波和均值濾波對插值拓展后的航跡數據進行濾波平滑處理；

步驟5，分別計算氣壓高度H_p、指示空速IAS和馬赫Mach的導數H_g、S_g和M_g；

步驟6，采用中值濾波和均值濾波組合方法對氣壓高度H_p、指示空速IAS和馬赫Mach的導數進行濾波，得到濾波后的氣壓高度導數H_gf、濾波后的指示空速導數S_gf和濾波后的馬赫導數M_gf；

步驟7，根據氣壓高度H_p、指示空速IAS和馬赫Mach的導數與閾值確定各項數據等值段的起止點；

步驟8，根據氣壓高度H_p、指示空速IAS和馬赫Mach的窗口長度篩選對應的有效等值段，計算等值段內航跡數據的標準差，與對應的標準差閾值比較，篩選出有效等值段；

步驟9，計算等值段的均值，通過比較其中等IAS段均值與等CAS段經驗值以及等H_p值和等Mach值確定爬升剖面的各階段；

步驟10，根據爬升各階段的運動學特征，利用航空器數據基礎BADA用戶手冊提供的分段公式計算不同爬升段的能量分享因子，根據得到的能量分享因子計算航空器的爬升率和真空速，完成航空器軌跡預測。

2.根據權利要求1所述的一種基于爬升段能量分享因子估算的航空器軌跡預測方法，其特征在于，步驟1中，所述時間戳表示為T＝{t_i,i＝1,2,...,n}，氣壓高度表示為H_p＝{h_i,i＝1,2,...,n}，指示空速表示為IAS＝{s_i,i＝1,2,...,n}，馬赫表示為Mach＝{m_i,i＝1,2,...,n}。

3.根據權利要求2所述的一種基于爬升段能量分享因子估算的航空器軌跡預測方法，其特征在于，步驟2中，數據清洗的過程包括：

步驟2-1，根據限制高度過濾數據，保留氣壓高度h_i＞3000的航跡點P_constraint＝{p_j|h_i＞3000,i＝j,...,n}，舍棄氣壓高度低于限制高度的航跡點數據；

步驟2-2，計算第i個航跡點IAS的數據的導數，記作sg_i，比較sg_i和IAS導數閾值Thr_{IAS_gradient}，若|sg_i|＞Thr_{IAS_gradient}，則當前航跡點為離群點，該架次航班數據異常，予以剔除；

步驟2-3，計算所有航跡點的指示空速IAS數據的均值和標準差比較航跡點標準差σ_IAS和指示空速IAS的閾值Thr_{IAS_standard}，如果限制高度以上的全部航跡點的σ_IAS閾值Thr_{IAS_standard}，則指示空速IAS為常值，為異常源數據，予以剔除。