##4D轨迹预测应用系统关键技术研究.pdf

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1、万方数据实践与应用374D轨迹预测应用系统关键技术研究靳学梅祁伟(中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007)摘要：从说明4D轨迹预测的相关概念出发，在研究国外先进技术和分析国内情况的基础上提出了4D轨迹应用系统中的关键技术，并对各技术进行详细的阐述，结合各主要模型建立4D轨迹预测的最终预测方法，该技术的研究与实现在空管领域具有很大的实际意义。关键词：4D轨迹；轨迹预测；飞行器性能模型；气象模型；管制意图中图分类号：V21文献标识码：AResearchonKeyTechniquesof4DTrajectoryPredictionAppli

2、cationSystemJinXuemeiQiWei(The28thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Nanjing，210007，China)Abstract：Thispaper．withfullstudyof4Dtrajectoryconcepts鹪thestartingpointandbasedonthe小nalysisoftheadvancedtechnologiesabroadanddevelopingstatusathome，putsforwar

3、dthekeytech—niquiesabout4Dtrajectorypredictioninthepracticalapplication．FollowingdetaileddescriptionsCom-binedwithallmajormodels，theintegrated4Dtrajectorypredictionmethodisestablished．Researchandimplementationofthetechnologyinthefieldofairtrafficcontrolhasgreatpracticalsignif

4、icance．Keywords：Four·DimensionMtrajectory；trajectoryprediction；airplane’Scapabilitymodel；weathermodel；controlintention0引言空中交通管理从本质上有两个目标：空中交通安全和空中交通效率。整个空中交通管理行业乃至整个航空业界都在围绕如何更好地实现上述目标而努力。对于空管行业，要做到在保证空中交通安全的前提下尽可能高的提升空中交通运行效率，就必须提高空中交通的确定性。所谓空中交通确定性就是指整个飞行过程在计划阶段的各诸元状态与执行阶段的

5、实际情况之间的差异程度。这种差异程度越低，就意味着航空运转的秩序性越强，则其可控性和可规划性就越强；反之则说明空中交通管理系统的内在秩序较弱，标准化程度低，出现安全隐患和效率低下的机会就会大很多。空中交通确定性涵盖的内容很多，其中最为关收稿日期：2009—10—14键的一项就是4D轨迹的确定性。4D轨迹的确定性可定义为4D计划航迹和4D实际航迹之间的误差。为了更好的减小这种误差，或者更早的探测到这种误差，就提出了所谓4D轨迹预测问题。1轨迹预测相关概念4D轨迹是指飞行器在从起飞至降落的整个过程中所经历的全体顺序点列的四维空间坐标(位置和时间)所形

6、成的有序集合。简单说，4D轨迹就是飞行的空间轨迹途经的各点及相应过点时间。4D轨迹预测是指在一个架次的飞行未发生时，依据经验信息和初始计划信息对该架次飞行将要产生的4D轨迹点列进行预测计算。这种推算的结果越准确，就越有可能将各个不同架次的飞行轨迹之间的冲突尽早探测出来，并加以调整消解，从而大万方数据实践与应用大降低乃至避免在空中发生飞行冲突的可能性，提升空中交通安全；而另一方面，这种推算的结果越准确，就越有利于在当前时间点之前对所有架次的飞行情况进行总体把握，从而可以较早的平滑交通流，增加空中交通流量，提升空中交通效率：因此可以说，高精度的4D轨

7、迹预测是提高空中交通安全水平和空中交通效率水平的重要手段。24D轨迹预测技术的国内外发展现状高精度4D轨迹预测是空管科技领域的一个核心问题，也是当前各个航空发达国家与地区争相研究的一项关键性技术。目前欧美在此方面具有明显的领先地位⋯，中国正处于研究阶段。1)欧洲下一代空管系统最为显著的两个特点是基于航迹运行和基于性能运行。其中基于航迹运行(TBO)的基础便是精确的4D轨迹控制技术。与此同时，在单一欧洲天空研究计划(SESAR)项目中，已经明确将4D轨迹写进了运行概念，其中定义了不同阶段航迹管理的内容和要求，形成了航迹管理生命周期。目前欧洲多家航空

8、业界的公司都已经开发出了针对4D轨迹管理的核心系统或平台，并已着手进行系统的应用和面向未来SESAR体系的研发。其中，比利时BARCO公