[发明专利]一种用于初始4D空地协同运行的方法

说明书

本发明公开了一种用于初始4D空地协同运行的方法。本发明针对初始4D运行的需求，充分利用ADS‑C通信链路和CPDLC通信链路实现空地之间四维航迹等关键参数的协同。飞机将空地协商的结果作为四维航迹引导的基础，来实现四维航迹的自动飞行和精确控制。该方法能有效支撑四维航迹的平稳顺利运行，是一种易于工程实现的方法，对于航空器在民用领域运行，提高空域特别是终端区的利用率，增强飞行的安全具有重要的现实应用意义。

技术领域

本发明属于通信导航技术领域。

背景技术

随着航空运输业的迅猛发展，空中交通日益繁忙，目前的航空运输系统已经不能满足需要，国际民航界正在积极进行改进航空运输系统的探索，在全球形成了新一代航空运输系统的潮流，空中交通管理系统正处于由雷达管制向基于航迹的运行(TBO)跨代升级的阶段。

欧洲单一天空计划(SESAR)是欧盟为了符合未来空域容量和安全要求，以技术和运行层面为出发点建立下一代欧洲航空管理系统的计划。根据SESAR的运行概念，未来的空中交通管理系统的发展将主要集中在如下方面：

(1)从基于空域管理过渡至基于四维航迹管理；

(2)交通同步；

(3)网络协同管理和动态容量平衡；

(4)系统广域信息管理(SWIM)；

(5)机场综合和通行能力；

(6)冲突管理和自动化。

基于具备的技术能力，SESAR运行概念分成3个阶段：基于时间的运行、基于航迹的运行(TBO)和基于性能的运行。

SESAR的阶段1“基于时间的运行”即初始四维航迹(i4D)运行，“地面系统(groundsystems)”使用的是“空中的航迹(airborne trajectories)”。即双方协调的基础是空中FMS计算的航迹，空中航迹发送给地面，地面根据收到的航迹做冲突判断，必要时给出所需到达时间(RTA)要求。对于初始四维航迹运行，仅要求系统支持一个航路点上的时间要求，而对于第二阶段，则期望飞机能够支持多个RTA。

为了解决航空运输业的快速发展与空域资源有限的矛盾，以及增加各国空中交通管制采用系统与标准的一致性，国际民航组织(ICAO)计划在未来阶段性的进行空管系统的淘汰升级，最终建立国际间协调一致、彼此合作的一体化系统。ICAO推出了航空系统组块升级计划(Aviation System Block Upgrade,ASBU)，确立全球协调一致和互用性的规划框架。ASBU概念的核心是四个相互关联的航空性能改善领域：机场运行、全球可互操作系统和数据、最佳容量和灵活飞行和高效飞行航路四个相互关联的航空性能改善领域。在高效飞行航路方面，其最终目标之一是实现基于全四维航迹的运行。

四维航迹运行开始于空域使用者和空中交通服务商协商得到的基本四维航迹，它考虑到用户的利益，空域和机场能力的约束。在得到各方认可以后，该基本四维航迹可以作为实际飞行运行的基础。在实际飞行运行时，机载FMS依据该基本的四维航迹，结合飞机性能特性和气象条件优化预测得到飞机即将飞行的精确四维航迹，并通过数据链将构建的精确四维航迹发送给地面ATC系统。地面ATC系统可以尽早检测到飞机计划航迹之间的冲突，然后通过数据链与飞机进行四维航迹协商，以获得一个避免冲突的综合飞机和地面管制限制的最佳飞行剖面。最后，机载FMS通过四维飞行引导对速度进行精确控制来实现四维航迹的自动飞行，整个飞行过程受到地面和空中的监控。