基于雷达航迹的管制意图挖掘方法
时间：2021-05-12 20:02:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：近年来，我国航空事业不断扩大发展规模，航空交通流量增多的同时，空中飞行冲突发生几率相应增多，制定并应用合理的管制方法能够促进空中交通有序进行，同时，还能提高航空事业安全性。对比，中国民用航空西北地区空中交通管理局在雷达航迹分析的基础上总结管制意图，探索管制意图挖掘的有效方法，这对我国航空事业整体进步有促进作用。本文首先进行理论介绍，然后总结了管制意图具体分类，最后重点探究雷达航迹为基础的管制意图挖掘方法。
关键词：雷达航迹；管制意图；挖掘
中图分类号：V355 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0275-02
前 言
随着社会的不断发展，人们的生活水平、安全意识逐渐提高，空中交通作为关键出行方式之一，务必严格控制交通容量，确保空中交通安全运行。中国民用航空西北地区空中交通管理局经营管理期间，动态监控飞机飞行轨迹，根据轨迹实际变化情况调整管理方案，确保飞机按照预测轨迹完成飞行任务。在此期间，成功挖掘管制意图是极为必要的，这能大大缩小轨迹预测差错。
1 相关理论介绍
1.1 管制意图
所谓管制意图，指的是管制员针对空中交通有序管理下达的指令，指令下达后，飞行员应根据接收到的命令来调整飞行轨迹。在此期间，管制员应明确飞行动作，并通过量化方法显示飞机飞行速度、高度、以及运行轨迹。
1.2 管制意图挖掘
所谓管制意图挖掘，指的是参照以往飞行轨迹信息及其他信息来探究此时管制意图，并对提取的多种管制意图有序排列，并对其进行模型建立、量化封装。
1.3 管制状态
所谓管制状态，指的是飞机在管制意图引导下所呈现的状态，其与管制意图间存在包容关系，即管制状态包含于管制意图。换言之，不同管制状态对应相应的管制意图，通过观察管制状态，能够间接了解管制意图。
2 管制意圖具体分类
2.1 速度调节类
速度调节方面的管制意图，主要针对飞行速度有序调节，具体包括速度保持、速度提升、速度减缓、速度紊乱等内容，其中，速度保持即速度变化幅度不显著，此时速度应设置为保持状态；速度提升即飞行速度逐渐提升，在速度减缓或者保持不变之前均定义为速度提升；速度减缓即速度持续减慢，在速度提升或者速度保持之前均被定义为速度减缓；速度紊乱指的是上述速度状态在短时间内切换，并且切换频率大于实现制定的阈值[1]。
2.2 高度调节类
飞机高度调节主要是为了是避免飞行冲突，其次是飞机生气或者降落，后者最为常见。其中，高度调节状态细分为四类，高度保持指的是高度保持不变，或者高度变化幅度较小；高度提升指的是高度连续提升，提升状态结束于高度下降或者高度保持；高度下降指的是高度连续下降，这一状态结束于高度上升或者高度保持；高度紊乱指的是上升、下降、保持这三种状态在短时间内快速切换。
2.3 等待类
飞行设备暂停于指定区域或者在指定区域盘旋，在这一过程中，管制员根据机场服务效果传递等待命令。
2.4 水平调节类
处于高度、水平的飞机在短时间内偏离既定飞行轨迹，之后遵循管制引导方向来完成飞行任务。常见分类形式有多种，其中，标准指的是飞机依据既定轨迹来飞行；偏置指的是飞机按照既定轨迹平行线来完成飞行任务，由于偏置距离较小，进而这种飞行方式较常见；双三边指的是管制员对特定飞机发出逆向飞行的指令，以便延长飞行时间，优化调配效果；折线轨迹指的是飞机偏离既定轨迹飞行，飞行一段时间后，再返回既定轨迹，进而这种飞行方式又有“狗腿”机动之称；直飞指的是飞机按照截弯取直轨迹完成飞行任务，这不仅能够节省飞行时间，而且还能降低管制员指挥难度；复杂机动指的是飞机多数时间按照既定顺序飞行，但在客流量较大时间段需要听从管制员精密安排，在此期间，管制员极易实施组合机动，这种情况下的管制意图不同于上述几种。
3 雷达航迹为基础的管制意图挖掘方法分析
3.1 掌握管制意图状态
中国民用航空西北地区空中交通管理局针对空管系统传递的航迹信息进行量化处理，具体操作为：合理确定航迹点，明确坐标分量，参照上述介绍的管制意图分类进行管制意图提取，并准确找到对应航迹起点和终点的不同管制意图。
（1）掌握高度调节类管制意图。轨迹点管制状态用时间分量和高度坐标分量来表达，基本步骤为：了解航迹点高度状态，以及序列变化情况；适当调整序列状态，将飞行器序列段落设置为保持状态，以免高度波动点受到影响；调整完成的序列状态有效分解，逐一提取轨迹点在不同高度中的起点和终点[2]。
（2）掌握速度调节类管制意图。其提取操作同上述同理，将项目分量调换，最终速度分量由高度分量换置，因为飞行速度变化频次较快，并且反复性特征显著，完全应用上述方法并不能提取准确的管制意图，对此，应利用弦高比法处理无效点，其中，弦高比示意图如图1所示，其中直角坐标系由航迹点速度分量以及时间来表示，速度有y轴表示，时间x表示。最终分析可知，需要去除的无效点分别为R和Pi。
（3）掌握水平调节类管制意图。管制员应用雷达设备全面监督航空器轨迹变化情况，以及轨迹偏离调整情况，调整工作结束后，连接水平轨迹，在此期间，应用直线趋近法掌握其紊乱状态，其中，直线趋近法示意图如图2所示。其中，图中圆圈表示轨迹序列投影，图中实线即航空器轨迹的状态，最后借助图中实线来解读管制示意图。基本步骤为：绘制综合轨迹示意图，如图3所示；提取近似折线，即对提取的关键点进行折线连接，并默认首个关键点；有依据的寻找下个关键点，并对找到的关键点进行线段连接，据此分析其与设定条件的符合度，接下来再次进行关键点假设，直至符合设定条件；设定最大距离，对比关键点间距离与所设定最大距离的大小，如果最大距离大于关键点间距离，则证实不是关键点，反之，最大距离小于关键点间距离，则证实是关键点；应用这种方法以此类推寻找关键点，最后剩余关键点能被全面提取。
