[发明专利]空中交通飞行态势动态仿真的方法

说明书

所属技术领域

本发明属计算机应用领域技术的仿真范畴，具体是空中交通飞行态势的动态仿真。

背景技术

随着中国民用航空交通流量的持续快速增长，空中交通管制和流量管理方法对未来交通态势的感知能力要求越来越高。通过仿真来模拟未来飞行态势是验证和评估当前决策的有效方法。现有的仿真方法，通过分析空中交通管制的各种要素，建立了仿真环境框架和仿真环境模型。但目前的这些飞行态势仿真技术多以静态的飞行计划数据和模拟数据为基础，没有考虑仿真过程中的各种实际变化因素，如实时雷达信号、飞行计划变更情况、气象条件、军事活动影响、空管设备运行状况等等。这种仅仅考虑静态数据和模拟数据的仿真方法，导致仿真结果较为理想化，缺乏合理性和准确性，与实际运行状况偏差较大，不能适应航空事业的飞速发展。

发明内容

本发明的目的是在基于数据处理的基础上，提供一种动态仿真的方法，引入各种实时的不确定因素，弥补静态仿真技术的不足。更全面真实地反映未来飞行状况，提高空中交通态势仿真的合理性和准确性。

本发明的目的是这样达到的：

一种空中交通飞行态势动态仿真的方法，其特征在于：在默认空域态势分析的基础上增加动态修正，将各种影响空域态势的动态因素叠加在基于GIS信息的、静态的默认空域态势信息上，利用仿真期间接收到的实时气象信息、AFTN电报信息和雷达信息对仿真开始前预测到的4D信息进行修正，实现对未来空域态势的仿真；雷达信号采用经过多雷达融合处理后输出的系统综合航迹，飞行情报信息采用AFTN电报处理系统和FDP系统处理后的相关数据，气象情报以及航行情报等数据是经过ATC系统接收、解析处理后的输出数据；仿真处理过程分别在前端数据处理、数据库处理、服务器处理、仿真显示和模拟终端模块中进行，完成相应的处理。

系统采用Windows操作系统在ATC系统基础平台上构建，所用信息直接从ATC系统中引接，在前端数据处理模块中对所有接入仿真系统的实时动态数据进行预处理，判断数据的有效性，完成军民航飞行情报转换、多雷达数据融合、气象情报解析、设备运行状况监视信息分析，并将规范化数据存入数据库。

在数据库处理模块中提取空域、航路、航线的基本结构信息和航空器的基本性能参数，保存仿真计算需要的所有数据和仿真结果。

在服务器处理模块中完成仿真运行所需的所有数据运算，包括飞行轨迹动态预测与修正，默认空域态势分析和空域态势修正，并对飞行态势的仿真显示进行人工动态调整：

在仿真显示处理模块中融合服务器计算的飞行目标轨迹、空域态势信息以及地理信息，完成空域飞行态势仿真显示。

在模拟终端处理中根据仿真需要产生雷达数据、飞行情报、气象情报和设备监控信息等各种模拟信号，同时提供空域结构编辑功能。

所述在服务器处理模块中完成的飞行轨迹动态预测与飞行轨迹动态修正，是在轨迹预测和轨迹动态修正模块中进行，根据不同的飞机机型建立相应的飞行模型，从飞行计划中得到其飞行路线和指定巡航速度，结合经验飞行时间粗略预测出飞越每个航路点的时间、速度；在飞机起飞前，根据飞行计划动态电报实时修正预测结果，在飞机起飞后，用实时雷达数据对已有的预测做出修正，在全程飞行过程中，同时考虑气象条件对飞行的影响。

所述在服务器处理中完成默认空域态势分析和空域动态修正是在默认空域态势分析和空域态势修正模块中进行，空域动态修正是根据军航场内、场外飞行训练计划和炮射计划提取禁区、限制区和危险区的使用信息；根据未来天气预报提取仿真空域范围内的气象信息；然后结合空管设备运行状况信息预测空域的实际运行状况；默认的空域运行状况为理想状态，只考虑空域固定的航路、航线结构，不考虑任何动态因素。

所述在服务器处理中人工动态调整是在人工动态调整模块中进行，调整包括：

(1)空域结构调整：根据仿真需要读入航路、航线、空中走廊、导航台、扇区等各级空域单元结构数据进行修改、添加或修改等编辑工作，然后另存为临时数据，同时生成新的GIS图层发往仿真显示端更新显示；

(2)空域运行环境调整：通过模拟终端产生军事活动信息、特定气象条件和控管设备运行状况等信息发往服务器和显示端，模拟特定的空域运行环境；同时在仿真过程中人工动态修改各种模拟信号，实现空域运行环境的动态调整；

(3)飞行轨迹调整：通过模拟终端产生模拟的雷达信号和飞行情报数据，利用雷达数据和飞行计划配对后的相关信息人工调整计划航迹的未来航段，然后自动调整模拟雷达目标的速度大小、方向和飞行高度，实现飞行轨迹的动态调整。