一种管制指令纠错系统及其管制指令纠错方法
一种管制指令纠错系统及其管制指令纠错方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空中交通管制系统，具体涉及一种管制指令纠错系统及其管制指令纠错方法。
【背景技术】
[0002]管制指令是飞行器在空中飞行的指向标，有效的管制指令确保了旅客、机组人员的生命安全，近年来，由于管制指挥不当造成的飞行事故屡有发生，仅在2014年全国就发生多起因管制指令下达错误造成的不安全事件，因此严格的监控管制指令的有效性乃是现在空中交通管制关注的焦点。
[0003]在管制指令监控的研究上，国内外通用的中长期冲突告警、短期冲突告警并不能有效的解决该问题。近些年国内研究机构着力于研究中期冲突探测告警以解决管制指令冲突等问题的发生，但仅停留在理论水平阶段，无法在实际管制工作中应用，如邹斌斌的《空管自动化系统中期冲突探测研究》等。
[0004]中国专利文献中，公开号CN102542848A、名称是一种空中目标短期冲突告警方法(参见该申请说明书【具体实施方式】部分)，公开了一种空中目标短期冲突告警方法，包括:若确定出两个空中目标的当前航迹点位于同一高度层，则进一步判断所述两个空中目标的飞行方向，所述高度层为根据空中目标飞行领域的高度预先划分的不同高度层;若判断出所述两个空中目标为相对飞行，则选取所述两个空中目标的当前航迹点作为待进行告警判断的当前航迹点对;若判断出所述两个空中目标为同向飞行，且在后空中目标的速度大于在前空中目标的速度，则选取所述两个空中目标的当前航迹点作为待进行告警判断的当前航迹点对;根据所述待进行告警判断的当前航迹点对中的当前航迹点之间的距离决定是否进行冲突告警。该现有技术只是通过判断两个目标的高度以及航向进行冲突告警，并没有考虑两个目标侧向或交叉的情形，冲突模型也比较单一，从而造成目标探测精度低，虚警率高等缺点，此外，该现有技术也无法对历史告警信息进行分析回放，从而无法在实际应用中对管制工作起到有效的指导。
[0005]因此，为了解决现有技术中存在的问题，研究一种探测精度高、虚警率低且能够实现冲突预判的管制指令纠错系统及管制指令纠错方法，对国内飞行安全具有深远的意义。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是提供一种管制指令纠错系统，目的是通过接收管制指令，与融合雷达、飞行动态、GPS时钟等信息进行数据一体化处理，对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模，建模完成后再对冲突模型进行计算，识别当前管制指令是否会造成管制不安全事件的产生，从而起到冲突预判的功能，进而及时纠正管制人员的错误指令，有效的减轻了管制人员的工作压力，降低了管制冲突发生的概率，辅助提高了空中交通管制工作的安全性。
[0007]本发明的技术方案为:
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管制指令纠错系统，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块；
[0009]所述数据一体化处理模块，用于接收、处理数据并将数据进行存储发送；
[0010]所述实时指令纠错告警模块，用于接收数据一体化处理模块发送的数据进行冲突建模以及冲突计算，识别冲突并针对冲突信息进行实时告警；
[0011]所述历史告警综合分析模块，用于记录飞行数据和告警信息，并将记录的历史数据进行分析回放；
[0012]所述综合显示模块，用于显示接收到的飞行数据和告警信息，并对告警信息进行虚警抑制；
[0013]所述系统级实时监控模块，用于监控系统各服务器以及应用软件的运行状态，并能够监控各工作席位以及应用软件的运行状态。
[0014]管制指令纠错系统为综合性信息集成处理系统，融合了多类空管生产系统的数据，数据种类包括管制指令、融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息等，在数据一体化处理上还加入了飞行器正常度识别、高度纠错、雷达跳变抑制等数据校验功能，有效的提高了模型的精度，降低了虚警率，融合雷达包括飞行器的高度、速度、位置以及航向等数据，将自动化管制指令与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息一体化处理后，再通过冲突建模对顺向、逆向、侧向以及交叉四种模型进行建模，建模完成后将模型与冲突规则进行匹配计算，并判断管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突则纠正错误管制指令，从而对管制安全起到了有效的保障作用;此外，该系统的冲突模型以空间为研究对象，建立空间3维冲突模型，随飞行器轨迹变化不断修正冲突模型，该模型涵盖了飞行过程中能出现的所有冲突模型，基于该模型的探测能够有效的提高探测精度，把虚警率降低到管制人员可接受的范围之内，可在实际的工作中对管制指令起到有效的监督作用。
[0015]所述数据一体化处理模块包括数据引接子模块以及与数据引接子模块相连的数据处理子模块，所述数据引接子模块引接的数据包括融合雷达、管制指令、飞行动态以及GPS时钟信息，所述融合雷达、管制指令和飞行动态信息通过管制部门所使用的自动化系统进行引接，所述GPS时钟信息引接标准GPS时钟信息，所述数据处理子模块用于进行异常数据处理、数据融合处理和数据广播发送;数据一体化处理模块用于进行数据引接、异常数据处理、数据融合处理以及数据广播发送等功能，数据引接子模块用于引接数据，数据处理子模块先对引接的数据进行解析处理，数据解析后为数据融合处理提供基础数据，然后再通过数据融合处理来获取融合雷达数据，根据融合雷达中飞行器的飞行数据遍历飞行动态和管制指令数据，通过查找数据判断是否遍历完成，随后将遍历后的数据进行融合处理，再对融合后的融合数据进行数据校验，最终将校验完成的准确数据输出；融合数据是空中所有的飞行器数据，融合数据包括了融合雷达、管制指令和飞行动态，融合数据在系统内以广播的形式进行发送，系统内所有终端席位均接收广播的融合数据;针对融合数据，数据校验会对融合数据进行校验处理，校验过程中，对于高度异常、位置跳变、错误管制指令等错误数据进行纠错校验处理，对于非民航飞行器，数据一体化处理对其应答机编码进行过滤，防止其对民航飞行器的计算造成影响；管制指令是管制员根据当时的管制时空条件，包括进程单、飞行动态电报及相关资料、目前气象资料、相邻及备降机场资料以及雷达屏幕上可视飞机的飞行状态等信息，结合自己已有的知识经验进行加工组合后，对机组发出的命令，管制指令在建模计算中对模型的影响最大，因此异常管制指令的出现会对模型精度造成巨大影响，为了防止异常管制指令的出现，设立干扰区，干扰区是以某坐标点为中心，以设定距离为半径，带有高度范围的圆柱体或圆锥体，干扰区内飞行器的管制指令数据处于失效状态，将所有干扰区内带有管制指令的飞行器按照无管制指令进行操作，该飞行器仅不可作为探测目标探测周围飞行器，但可被作为被探测目标进行探测计算;干扰区的设立提高了模型的精度，对提高计算结果的准确性具有重要作用。
[0016]所述实时指令纠错告警模块包括冲突建模子模块和指令纠错子模块；
[0017]所述冲突建模子模块，用于根据不同目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系信息建立冲突模型;冲突建模是针对不同的目标飞行器和被探测飞行器之间数据关系建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，该数据包括不同的目标飞行器和被探测飞行器之间距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹等，建立好的模型随着目标飞行器不断的推进，通过加入模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型并对其进行不断的修正；
[0018]所述指令纠错子模块，用于根据建立的冲突模型结合管制指令和冲突规则进行冲突计算，并将冲突信息进行组播发送以便管制员及时进行指令纠错;指令纠错针对建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，计算飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，根据推进轨迹判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，冲突计算后，如果发生冲突，将冲突信息进行组播发送，并及时对管制人员进行冲突提醒从而进行指令纠错。
[0019]所述冲突信息包括航班号、冲突模型类型以及目标飞行器和被探测飞行器之间的距离、夹角、速度差、高度差和历史飞行轨迹，冲突模型包括顺向、逆向、侧向和交叉四种类型。
[0020]所述历史告警综合分析模块包括历史记录子模块和分析回放子模块；
[0021]所述历史记录子模块，用于记录飞行器发生告警之前的飞行数据和告警信息；历史记录针对发生告警的飞行器，将两个飞行器在告警时刻前五个周期的飞行数据一次性记录在硬盘内，并将告警的标识信息记录在数据库中；在告警时刻开始记录飞行器后续的飞行数据，直到冲突结束为止；历史记录的字段信息包括航迹号、航班号、二次代码、 当前高度、飞行器所处的玮度、经度、坐标X、坐标Y、方向、飞行状态、指令高度、所属飞行区域以及更新时间等字段信息;所述二次代码是每个飞机在空中分配的一个唯一标示；
[0022]所述分析回放子模块，用于将历史记录的数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景并分析冲突或虚警的原因；
[0023]分析回放将记录的冲突数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景，在该场景的基础上分析冲突的原因或虚警的原因，为指导管制工作或改进冲突参数设置提供了有效的工具和手段;冲突回放包括冲突查询、数据载入、数据播放、回放暂停等功能，分析功能是对每个时刻航班的位置数据关系进行分析，得到冲突发生的原因，在实际工作中起到指导作用；对于虚警，分析功能能够总结虚警产生的原因，通过调节参数等手段，降低虚警产生的几率，使软件更加有效的为管制安全工作提供服务。
[0024]所述综合显示模块包括告警信息显示子模块和虚警抑制子模块；
[0025]所述告警信息显示子模块，用于接收数据一体化处理模块和实时指令纠错告警模块组播发送的数据信息并进行综合显示;告警信息显示子模块将接收到系统广播发送的冲突信息进行综合显示，在雷达图形界面上将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，伴随着声音告警，防止管制人员错忘漏，忽略告警信息;
[0026]所述虚警抑制子模块，用于将实时指令纠错告警模块发送的告警信息标识为虚警并通过人工方式排出虚警的干扰;虚警抑制将出现告警信息标识为虚警，以人工的方式排除虚警的干扰，提高航班的准确率，降低虚警率。
[0027]本发明还提供了一种采用管制指令纠错系统进行管制指令纠错的方法，管制指令纠错系统接收管制指令，并与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息进行数据一体化处理，针对一体化处理后的数据对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模以及冲突计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突，如果发生冲突则针对冲突信息及时对管制指令进行纠错生敏口目。
[0028]所述方法包括以下步骤:
[0029]步骤1、通过管制指令纠错系统的数据一体化处理模块接收当前管制指令、融合雷达、飞行动态和GPS时钟信息，对接收的数据进行异常数据处理和数据融合处理，进而将融合后的数据进行数据校验处理，并将校验完成的准确数据输出;此外，在数据一体化处理过程中还设有干扰区，通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现；
[0030]步骤2、管制指令纠错系统的实时指令纠错告警模块接收数据一体化处理模块发送的数据，针对接收当前管制指令的不同的目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系，通过冲突建模建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，随着目标飞行器的不断推进，通过模型错误分析机制对冲突模型进行不断修正；
[0031]步骤3、针对冲突建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，模拟飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，将冲突模型与冲突规则进行匹配计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突，则进将冲突信息组播发送从而进行指令纠错告警，如果未发生冲突，则冲突计算完毕；
[0032]步骤4、管制指令纠错系统的综合显示模块接收实时指令纠错告警模块发送来的告警信息，在图形化显示区将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，以图形和声音两种形式同时告警，防止管制人员疏漏告警信息;管制指令纠错系统的综合显示模块还用于接收数据一体化处理模块发送的管制指令、融合雷达、飞行动态以及GPS时钟信息，从而将接收到的数据进行图形化显示;此外，还可以通过综合显示模块将出现的告警信息标识为虚警，从而以人工的方式排除虚警的干扰。
[0033]所述方法还包括以下步骤:
[0034]当完成管制指令纠错告警后，管制指令纠错系统还可以通过历史告警综合分析模块对飞行数据以及告警信息进行数据记录和分析回放，将历史记录的冲突数据重新载入后可还原冲突发生的场景，同时进行回放输出，进而在该场景的基础上分析冲突或虚警产生的原因，并导出分析报告。
[0035]所述方法还包括以下步骤:
[0036]管制指令纠错系统通过系统级实时监控模块实时监视系统各服务器及应用软件的运行状态，通过颜色标注各服务器及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示服务器或应用软件异常;还可以通过系统级实时监控模块实时监视各工作席位及应用软件的运行状态，通过颜色标注各工作席位及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示该席位或应用软件异常;管制指令纠错系统支持两台服务器同时运行，互为热备份，当主机发生异常时，自动切换到备份机运行；在系统监控席位上也能够通过系统级实时监控模块人工切换主备服务器。
[0037]所述步骤2中的冲突建模具体包括以下步骤:
[0038]al、识别被下达管制指令的飞行器，判断目标飞行器的指令是否完成，如果指令完成则重新识别被下达管制指令的飞行器;如果指令未完成，则标识为目标飞行器并转到步骤a2;
[0039]a2、判断目标飞行器是否处在干扰区内，如果处在干扰区内则排除该目标飞行器；如果不处在干扰区内则转到步骤a3;通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现；
[0040]a3、建立目标飞行器的3D探测区域；
[0041]a4、在目标飞行器探测区域内检测是否存在被探测飞行器，如果存在被探测飞行器则根据距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹关系数据建立冲突模型；
[0042]a5、对建立的冲突模型通过模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型；
[0043 ] 所述步骤3中的冲突计算具体包括以下步骤:
[0044]bl、判断冲突模型中被探测飞行器当前所处的冲突扇区；
[0045]b2、预测飞行器之间的相对距离趋势和角度趋势；
[0046]b3、根据飞行器之间的距离、角度和速度关系与冲突规则进行匹配，预测目标飞行器在未来高度改变过程中是否会与被探测飞行器之间产生突破告警参数的趋势，判断是否会产生冲突，当判断发生冲突时，则进行管制指令纠错告警；当未发生冲突时，冲突计算完毕。
[0047]所述数据记录具体包括以下步骤:
[0048]cl、判断是否存在冲突;每次实时指令纠错告警模块完成冲突计算后，会将所有的冲突存入冲突缓冲区中，如果冲突缓冲区存在冲突，则可判断当前存在冲突，即可进行冲突记录；
[0049]c2、冲突存在时，将冲突前五个周期的飞行数据进行记录，并将冲突的标识信息记录在数据库中；
[0050]c3、判断是否存在信息更新，若存在则记录，不存在则进行新一轮的检测信息更新的判断，直至信息更新或冲突结束；
[0051]所述分析回放具体包括以下步骤:
[0052]dl、将管制指令纠错系统的模式修改为回放分析模式；
[0053]d2、根据时间或冲突标识信息查询冲突是否存在；
[0054]d3、若冲突存在，则载入冲突数据，载入完毕后将冲突数据进行回放组播；
[0055]d4、在回放窗口，接收回放数据，并将计算的每个时刻航班的位置数据关系以图表的形式呈现给分析人员进行分析，从而得到冲突发生或虚警产生的原因，并导出分析报告；播放过程中，也可暂停数据播放，具体分析某一时刻的冲突原因；
[0056]d5、播放结束后，将管制指令纠错系统的模式修改为正常模式。
[0057]本发明的技术效果为:
[0058]本发明提供了一种管制指令纠错系统及其管制指令纠错方法，通过接收管制指令，与融合雷达、飞行动态、GPS时钟等信息进行数据一体化处理，对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模，建模完成后再对冲突模型进行计算，识别当前管制指令是否会造成管制不安全事件的产生，从而起到冲突预判的功能，进而及时纠正管制人员的错误指令，有效的减轻了管制人员的工作压力，降低了管制冲突发生的概率，辅助提高了空中交通管制工作的安全性。本发明告警准确度高，能够识别不同情况下的所有告警信息;虚警率低，通过人工和自动两种手段屏蔽虚警，排除干扰;数据实时准确，该系统数据准确、时延低，错误指令可立即被系统识别，为管制人员提供了足够的纠错时间；适用范围广泛，在正常情况、管制超负荷指挥、雷雨绕飞等均能有效的起到安全监管作用，尤其在不合理航路、大面积雷雨等不利情况下，更能为管制安全提供有效保障;此外，本发明区域可移植性高，定制性好，灵活性高，每个管制区域可根据实际情况 个性定制告警信息，参数等，已用于指导日常的管制运行工作，告警准确性和虚警率均到达国内先进水平。
【附图说明】
[0059]图1为本发明管制指令纠错系统结构示意图。
[0060]图2为本发明管制指令纠错方法流程图。
[0061 ]图3为本发明数据一体化处理流程图。
【具体实施方式】
[0062]下面结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】:
[0063]如图1-图3所示，本发明提供了一种管制指令纠错系统，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块；
[0064]所述数据一体化处理模块，用于接收、处理数据并将数据进行存储发送;所述数据一体化处理模块包括数据引接子模块以及与数据引接子模块相连的数据处理子模块，所述数据引接子模块引接的数据包括融合雷达、管制指令、飞行动态以及GPS时钟信息，所述融合雷达、管制指令和飞行动态信息通过管制部门所使用的自动化系统进行引接，所述GPS时钟信息引接标准GPS时钟信息，所述数据处理子模块用于进行异常数据处理、数据融合处理和数据广播发送；
[0065]所述实时指令纠错告警模块，用于接收数据一体化处理模块发送的数据进行冲突建模以及冲突计算，识别冲突并针对冲突信息进行实时告警;实时指令纠错告警模块包括冲突建模子模块和指令纠错子模块;冲突建模子模块，用于根据不同目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系信息建立冲突模型；指令纠错子模块，用于根据建立的冲突模型结合管制指令和冲突规则进行冲突计算，并将冲突信息进行组播发送以便管制员及时进行指令纠错;所述冲突信息包括航班号、冲突模型类型以及目标飞行器和被探测飞行器之间的距离、夹角、速度差、高度差和历史飞行轨迹，冲突模型包括顺向、逆向、侧向和交叉四种类型；
[0066]所述历史告警综合分析模块，用于记录飞行数据和告警信息，并将记录的历史数据进行分析回放;历史告警综合分析模块包括历史记录子模块和分析回放子模块;历史记录子模块，用于记录飞行器发生告警之前的飞行数据和告警信息;分析回放子模块，用于将历史记录的数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景并分析冲突或虚警的原因；
[0067]所述综合显示模块，用于显示接收到的飞行数据和告警信息，并对告警信息进行虚警抑制;综合显示模块包括告警信息显示子模块和虚警抑制子模块;告警信息显示子模块，用于接收数据一体化处理模块和实时指令纠错告警模块组播发送的数据信息并进行综合显示;虚警抑制子模块，用于将实时指令纠错告警模块发送的告警信息标识为虚警并通过人工方式排出虚警的干扰；
[0068]所述系统级实时监控模块，用于监控系统各服务器以及应用软件的运行状态，并能够监控各工作席位以及应用软件的运行状态。
[0069]本发明还提供了一种采用管制指令纠错系统进行管制指令纠错的方法，管制指令纠错系统接收管制指令，并与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息进行数据一体化处理，针对一体化处理后的数据对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模以及冲突计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突，如果发生冲突则针对冲突信息及时对管制指令进行纠错生敬口目。
[0070]所述方法包括以下步骤:
[0071]步骤1、通过管制指令纠错系统的数据一体化处理模块接收当前管制指令、融合雷达、飞行动态和GPS时钟信息，对接收的数据进行异常数据处理和数据融合处理，进而将融合后的数据进行数据校验处理，并将校验完成的准确数据输出；
[0072]步骤2、管制指令纠错系统的实时指令纠错告警模块接收数据一体化处理模块发送的数据，针对接收当前管制指令的不同的目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系，通过冲突建模建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，随着目标飞行器的不断推进，通过模型错误分析机制对冲突模型进行不断修正；
[0073]所述冲突建模具体包括以下步骤:
[0074]al、识别被下达管制指令的飞行器，判断目标飞行器的指令是否完成，如果指令完成则重新识别被下达管制指令的飞行器;如果指令未完成，则标识为目标飞行器并转到步骤a2;
[0075]a2、判断目标飞行器是否处在干扰区内，如果处在干扰区内则排除该目标飞行器；如果不处在干扰区内则转到步骤a3;通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现；
[0076]a3、建立目标飞行器的3D探测区域；
[0077]a4、在目标飞行器探测区域内检测是否存在被探测飞行器，如果存在被探测飞行器则根据距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹关系数据建立冲突模型；
[0078]a5、对建立的冲突模型通过模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型；
[0079]步骤3、针对冲突建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，模拟飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，将冲突模型与冲突规则进行匹配计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突，则进将冲突信息组播发送从而进行指令纠错告警，如果未发生冲突，则冲突计算完毕；
[0080]所述冲突计算具体包括以下步骤:
[0081]bl、判断冲突模型中被探测飞行器当前所处的冲突扇区；
[0082]b2、预测飞行器之间的相对距离趋势和角度趋势；
[0083]b3、根据飞行器之间的距离、角度和速度关系与冲突规则进行匹配，预测目标飞行器在未来高度改变过程中是否会与被探测飞行器之间产生突破告警参数的趋势，判断是否会产生冲突，当判断发生冲突时，则进行管制指令纠错告警；当未发生冲突时，冲突计算完毕。
[0084]步骤4、管制指令纠错系统的综合显示模块接收实时指令纠错告警模块发送来的告警信息，在图形化显示区将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，以图形和声音两种形式同时告警，防止管制人员疏漏告警信息;管制指令纠错系统的综合显示模块还用于接收数据一体化处理模块发送的管制指令、融合雷达、飞行动态以及GPS时钟信息，从而将接收到的数据进行图形化显示;此外，还可以通过综合显示模块将出现的告警信息标识为虚警，从而以人工的方式排除虚警的干扰；
[0085]步骤5、当完成管制指令纠错告警后，管制指令纠错系统还可以通过历史告警综合分析模块对飞行数据以及告警信息进行数据记录和分析回放，将历史记录的冲突数据重新载入后可还原冲突发生的场景，同时进行回放输出，进而在该场景的基础上分析冲突或虚警产生的原因，并导出分析报告；
[0086]所述数据记录具体包括以下步骤:
[0087]cl、判断是否存在冲突;每次实时指令纠错告警模块完成冲突计算后，会将所有的冲突存入冲突缓冲区中，如果冲突缓冲区存在冲突，则可判断当前存在冲突，即可进行冲突记录；
[0088]c2、冲突存在时，将冲突前五个周期的飞行数据进行记录，并将冲突的标识信息记录在数据库中；
[0089]c3、判断是否存在信息更新，若存在则记录，不存在则进行新一轮的检测信息更新的判断，直至信息更新或冲突结束；
[0090]所述分析回放具体包括以下步骤:
[0091]dl、将管制指令纠错系统的模式修改为回放分析模式；
[0092]d2、根据时间或冲突标识信息查询冲突是否存在；
[0093]d3、若冲突存在，则载入冲突数据，载入完毕后将冲突数据进行回放组播；
[0094]d4、在回放窗口，接收回放数据，并将计算的每个时刻航班的位置数据关系以图表的形式呈现给分析人员进行分析，从而得到冲突发生或虚警产生的原因，并导出分析报告；播放过程中，也可暂停数据播放，具体分析某一时刻的冲突原因；
[0095]d5、播放结束后，将管制指令纠错系统的模式修改为正常模式；
[0096]步骤6、管制指令纠错系统通过系统级实时监控模块实时监视系统各服务器及应用软件的运行状态，通过颜色标注各服务器及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示服务器或应用软件异常;还可以通过系统级实时监控模块实时监视各工作席位及应用软件的运行状态，通过颜色标注各工作席位及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示该席位或应用软件异常。
【主权项】
1.一种管制指令纠错系统，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，其特征在于:所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块； 所述数据一体化处理模 块，用于接收、处理数据并将数据进行存储发送； 所述实时指令纠错告警模块，用于接收数据一体化处理模块发送的数据进行冲突建模以及冲突计算，识别冲突并针对冲突信息进行实时告警； 所述历史告警综合分析模块，用于记录飞行数据和告警信息，并将记录的历史数据进行分析回放； 所述综合显示模块，用于显示接收到的飞行数据和告警信息，并对告警信息进行虚警抑制； 所述系统级实时监控模块，用于监控系统各服务器以及应用软件的运行状态，并能够监控各工作席位以及应用软件的运行状态。2.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述数据一体化处理模块包括数据引接子模块以及与数据引接子模块相连的数据处理子模块，所述数据引接子模块引接的数据包括融合雷达、管制指令、飞行动态以及GPS时钟信息，所述融合雷达、管制指令和飞行动态信息通过管制部门所使用的自动化系统进行引接，所述GPS时钟信息引接标准GPS时钟信息，所述数据处理子模块用于进行异常数据处理、数据融合处理和数据广播发送。3.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述实时指令纠错告警模块包括冲突建模子模块和指令纠错子模块； 所述冲突建模子模块，用于根据不同目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系信息建立冲突模型； 所述指令纠错子模块，用于根据建立的冲突模型结合管制指令和冲突规则进行冲突计算，并将冲突信息进行组播发送以便管制员及时进行指令纠错。4.如权利要求3所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述冲突信息包括航班号、冲突模型类型以及目标飞行器和被探测飞行器之间的距离、夹角、速度差、高度差和历史飞行轨迹，冲突模型包括顺向、逆向、侧向和交叉四种类型。5.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述历史告警综合分析模块包括历史记录子模块和分析回放子模块； 所述历史记录子模块，用于记录飞行器发生告警之前的飞行数据和告警信息； 所述分析回放子模块，用于将历史记录的数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景并分析冲突或虚警的原因。6.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述综合显示模块包括告警信息显示子模块和虚警抑制子模块； 所述告警信息显示子模块，用于接收数据一体化处理模块和实时指令纠错告警模块组播发送的数据信息并进行综合显示； 所述虚警抑制子模块，用于将实时指令纠错告警模块发送的告警信息标识为虚警并通过人工方式排出虚警的干扰。7.采用如权利要求1-6任一所述的管制指令纠错系统进行管制指令纠错的方法，其特征在于:管制指令纠错系统接收管制指令，并与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息进行数据一体化处理，针对一体化处理后的数据对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模以及冲突计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突，如果发生冲突则针对冲突信息及时对管制指令进行纠错告警。8.如权利要求7所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1、通过管制指令纠错系统的数据一体化处理模块接收当前管制指令、融合雷达、飞行动态和GPS时钟信息，对接收的数据进行异常数据处理和数据融合处理，进而将融合后的数据进行数据校验处理，并将校验完成的准确数据输出；此外，在数据一体化处理过程中还设有干扰区，通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现； 步骤2、管制指令纠错系统的实时指令纠错告警模块接收数据一体化处理模块发送的数据，针对接收当前管制指令的不同的目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系，通过冲突建模建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，随着目标飞行器的不断推进，通过模型错误分析机制对冲突模型进行不断修正； 步骤3、针对冲突建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，模拟飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，将冲突模型与冲突规则进行匹配计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突，则进将冲突信息组播发送从而进行指令纠错告警，如果未发生冲突，则冲突计算完毕； 步骤4、管制指令纠错系统的综合显示模块接收实时指令纠错告警模块发送来的告警信息，在图形化显示区将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，以图形和声音两种形式同时告警，防止管制人员疏漏告警信息;管制指令纠错系统的综合显示模块还用于接收数据一体化处理模块发送的管制指令、融合雷达、飞行动态以及GPS时钟信息，从而将接收到的数据进行图形化显示;此外，还可以通过综合显示模块将出现的告警信息标识为虚警，从而以人工的方式排除虚警的干扰。9.如权利要求8所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述方法还包括以下步骤: 当完成管制指令纠错告警后，管制指令纠错系统还可以通过历史告警综合分析模块对飞行数据以及告警信息进行数据记录和分析回放，将历史记录的冲突数据重新载入后可还原冲突发生的场景，同时进行回放输出，进而在该场景的基础上分析冲突或虚警产生的原因，并导出分析报告。10.如权利要求8或9所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述方法还包括以下步骤: 管制指令纠错系统通过系统级实时监控模块实时监视系统各服务器及应用软件的运行状态，通过颜色标注各服务器及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示服务器或应用软件异常;还可以通过系统级实时监控模块实时监视各工作席位及应用软件的运行状态，通过颜色标注各工作席位及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示该席位或应用软件异常。11.如权利要求8所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述步骤2中的冲突建模具体包括以下步骤: al、识别被下达管制指令的飞行器，判断目标飞行器的指令是否完成，如果指令完成则重新识别被下达管制指令的飞行器;如果指令未完成，则标识为目标飞行器并转到步骤a2; a2、判断目标飞行器是否处在干扰区内，如果处在干扰区内则排除该目标飞行器;如果不处在干扰区内则转到步骤a3; a3、建立目标飞行器的3D探测区域； a4、在目标飞行器探测区域内检测是否存在被探测飞行器，如果存在被探测飞行器则根据距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹关系数据建立冲突模型； a5、对建立的冲突模型通过模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型； 所述步骤3中的冲突计算具体包括以下步骤: bl、判断冲突模型中被探测飞行器当前所处的冲突扇区； b2、预测飞行器之间的相对距离趋势和角度趋势； b3、根据飞行器之间的距离、角度和速度关系与冲突规则进行匹配，预测目标飞行器在未来高度改变过程中是否会与被探测飞行器之间产生突破告警参数的趋势，判断是否会产生冲突，当判断发生冲突时，则进行管制指令纠错告警;当未发生冲突时，冲突计算完毕。12.如权利要求9所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述数据记录具体包括以下步骤: cl、判断是否存在冲突； c2、冲突存在时，将冲突前五个周期的飞行数据进行记录，并将冲突的标识信息记录在数据库中； c3、判断是否存在信息更新，若存在则记录，不存在则进行新一轮的检测信息更新的判断，直至信息更新或冲突结束； 所述分析回放具体包括以下步骤: dl、将管制指令纠错系统的模式修改为回放分析模式； d2、根据时间或冲突标识信息查询冲突是否存在； d3、若冲突存在，则载入冲突数据，载入完毕后将冲突数据进行回放组播； d4、在回放窗口，接收回放数据，并将计算的每个时刻航班的位置数据关系以图表的形 式呈现给分析人员进行分析，从而得到冲突发生或虚警产生的原因，并导出分析报告;播放 过程中，也可暂停数据播放，具体分析某一时刻的冲突原因； d5、播放结束后，将管制指令纠错系统的模式修改为正常模式。
【专利摘要】本发明提供了一种管制指令纠错系统及管制指令纠错方法，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块。本发明通过接收数据并进行数据一体化处理，对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模，再进行冲突计算，识别当前管制指令是否会造成管制不安全事件的产生，从而起到冲突预判的功能，提高了空中交通管制工作的安全性；本发明告警准确度高、虚警率低、数据实时准确、适用范围广泛；此外，本发明区域可移植性高，定制性好，灵活性高，每个管制区域可根据实际情况个性定制告警信息，参数等，已用于指导日常的管制运行工作，告警准确性和虚警率均到达国内先进水平。
【IPC分类】G08G5/04
【公开号】CN105489068
【申请号】CN201510932804
【发明人】王克迪, 王策, 孙志刚, 孙利强, 刘亮, 温绍楠, 张训汉
【申请人】青岛民航空管实业发展有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月14日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空中交通管制系统，具体涉及一种管制指令纠错系统及其管制指令纠错方法。
【背景技术】
[0002]管制指令是飞行器在空中飞行的指向标，有效的管制指令确保了旅客、机组人员的生命安全，近年来，由于管制指挥不当造成的飞行事故屡有发生，仅在2014年全国就发生多起因管制指令下达错误造成的不安全事件，因此严格的监控管制指令的有效性乃是现在空中交通管制关注的焦点。
[0003]在管制指令监控的研究上，国内外通用的中长期冲突告警、短期冲突告警并不能有效的解决该问题。近些年国内研究机构着力于研究中期冲突探测告警以解决管制指令冲突等问题的发生，但仅停留在理论水平阶段，无法在实际管制工作中应用，如邹斌斌的《空管自动化系统中期冲突探测研究》等。
[0004]中国专利文献中，公开号CN102542848A、名称是一种空中目标短期冲突告警方法(参见该申请说明书【具体实施方式】部分)，公开了一种空中目标短期冲突告警方法，包括:若确定出两个空中目标的当前航迹点位于同一高度层，则进一步判断所述两个空中目标的飞行方向，所述高度层为根据空中目标飞行领域的高度预先划分的不同高度层;若判断出所述两个空中目标为相对飞行，则选取所述两个空中目标的当前航迹点作为待进行告警判断的当前航迹点对;若判断出所述两个空中目标为同向飞行，且在后空中目标的速度大于在前空中目标的速度，则选取所述两个空中目标的当前航迹点作为待进行告警判断的当前航迹点对;根据所述待进行告警判断的当前航迹点对中的当前航迹点之间的距离决定是否进行冲突告警。该现有技术只是通过判断两个目标的高度以及航向进行冲突告警，并没有考虑两个目标侧向或交叉的情形，冲突模型也比较单一，从而造成目标探测精度低，虚警率高等缺点，此外，该现有技术也无法对历史告警信息进行分析回放，从而无法在实际应用中对管制工作起到有效的指导。
[0005]因此，为了解决现有技术中存在的问题，研究一种探测精度高、虚警率低且能够实现冲突预判的管制指令纠错系统及管制指令纠错方法，对国内飞行安全具有深远的意义。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是提供一种管制指令纠错系统，目的是通过接收管制指令，与融合雷达、飞行动态、GPS时钟等信息进行数据一体化处理，对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模，建模完成后再对冲突模型进行计算，识别当前管制指令是否会造成管制不安全事件的产生，从而起到冲突预判的功能，进而及时纠正管制人员的错误指令，有效的减轻了管制人员的工作压力，降低了管制冲突发生的概率，辅助提高了空中交通管制工作的安全性。
[0007]本发明的技术方案为:
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管制指令纠错系统，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块；
[0009]所述数据一体化处理模块，用于接收、处理数据并将数据进行存储发送；
[0010]所述实时指令纠错告警模块，用于接收数据一体化处理模块发送的数据进行冲突建模以及冲突计算，识别冲突并针对冲突信息进行实时告警；
[0011]所述历史告警综合分析模块，用于记录飞行数据和告警信息，并将记录的历史数据进行分析回放；
[0012]所述综合显示模块，用于显示接收到的飞行数据和告警信息，并对告警信息进行虚警抑制；
[0013]所述系统级实时监控模块，用于监控系统各服务器以及应用软件的运行状态，并能够监控各工作席位以及应用软件的运行状态。
[0014]管制指令纠错系统为综合性信息集成处理系统，融合了多类空管生产系统的数据，数据种类包括管制指令、融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息等，在数据一体化处理上还加入了飞行器正常度识别、高度纠错、雷达跳变抑制等数据校验功能，有效的提高了模型的精度，降低了虚警率，融合雷达包括飞行器的高度、速度、位置以及航向等数据，将自动化管制指令与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息一体化处理后，再通过冲突建模对顺向、逆向、侧向以及交叉四种模型进行建模，建模完成后将模型与冲突规则进行匹配计算，并判断管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突则纠正错误管制指令，从而对管制安全起到了有效的保障作用;此外，该系统的冲突模型以空间为研究对象，建立空间3维冲突模型，随飞行器轨迹变化不断修正冲突模型，该模型涵盖了飞行过程中能出现的所有冲突模型，基于该模型的探测能够有效的提高探测精度，把虚警率降低到管制人员可接受的范围之内，可在实际的工作中对管制指令起到有效的监督作用。
[0015]所述数据一体化处理模块包括数据引接子模块以及与数据引接子模块相连的数据处理子模块，所述数据引接子模块引接的数据包括融合雷达、管制指令、飞行动态以及GPS时钟信息，所述融合雷达、管制指令和飞行动态信息通过管制部门所使用的自动化系统进行引接，所述GPS时钟信息引接标准GPS时钟信息，所述数据处理子模块用于进行异常数据处理、数据融合处理和数据广播发送;数据一体化处理模块用于进行数据引接、异常数据处理、数据融合处理以及数据广播发送等功能，数据引接子模块用于引接数据，数据处理子模块先对引接的数据进行解析处理，数据解析后为数据融合处理提供基础数据，然后再通过数据融合处理来获取融合雷达数据，根据融合雷达中飞行器的飞行数据遍历飞行动态和管制指令数据，通过查找数据判断是否遍历完成，随后将遍历后的数据进行融合处理，再对融合后的融合数据进行数据校验，最终将校验完成的准确数据输出；融合数据是空中所有的飞行器数据，融合数据包括了融合雷达、管制指令和飞行动态，融合数据在系统内以广播的形式进行发送，系统内所有终端席位均接收广播的融合数据;针对融合数据，数据校验会对融合数据进行校验处理，校验过程中，对于高度异常、位置跳变、错误管制指令等错误数据进行纠错校验处理，对于非民航飞行器，数据一体化处理对其应答机编码进行过滤，防止其对民航飞行器的计算造成影响；管制指令是管制员根据当时的管制时空条件，包括进程单、飞行动态电报及相关资料、目前气象资料、相邻及备降机场资料以及雷达屏幕上可视飞机的飞行状态等信息，结合自己已有的知识经验进行加工组合后，对机组发出的命令，管制指令在建模计算中对模型的影响最大，因此异常管制指令的出现会对模型精度造成巨大影响，为了防止异常管制指令的出现，设立干扰区，干扰区是以某坐标点为中心，以设定距离为半径，带有高度范围的圆柱体或圆锥体，干扰区内飞行器的管制指令数据处于失效状态，将所有干扰区内带有管制指令的飞行器按照无管制指令进行操作，该飞行器仅不可作为探测目标探测周围飞行器，但可被作为被探测目标进行探测计算;干扰区的设立提高了模型的精度，对提高计算结果的准确性具有重要作用。
[0016]所述实时指令纠错告警模块包括冲突建模子模块和指令纠错子模块；
[0017]所述冲突建模子模块，用于根据不同目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系信息建立冲突模型;冲突建模是针对不同的目标飞行器和被探测飞行器之间数据关系建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，该数据包括不同的目标飞行器和被探测飞行器之间距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹等，建立好的模型随着目标飞行器不断的推进，通过加入模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型并对其进行不断的修正；
[0018]所述指令纠错子模块，用于根据建立的冲突模型结合管制指令和冲突规则进行冲突计算，并将冲突信息进行组播发送以便管制员及时进行指令纠错;指令纠错针对建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，计算飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，根据推进轨迹判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，冲突计算后，如果发生冲突，将冲突信息进行组播发送，并及时对管制人员进行冲突提醒从而进行指令纠错。
[0019]所述冲突信息包括航班号、冲突模型类型以及目标飞行器和被探测飞行器之间的距离、夹角、速度差、高度差和历史飞行轨迹，冲突模型包括顺向、逆向、侧向和交叉四种类型。
[0020]所述历史告警综合分析模块包括历史记录子模块和分析回放子模块；
[0021]所述历史记录子模块，用于记录飞行器发生告警之前的飞行数据和告警信息；历史记录针对发生告警的飞行器，将两个飞行器在告警时刻前五个周期的飞行数据一次性记录在硬盘内，并将告警的标识信息记录在数据库中；在告警时刻开始记录飞行器后续的飞行数据，直到冲突结束为止；历史记录的字段信息包括航迹号、航班号、二次代码、 当前高度、飞行器所处的玮度、经度、坐标X、坐标Y、方向、飞行状态、指令高度、所属飞行区域以及更新时间等字段信息;所述二次代码是每个飞机在空中分配的一个唯一标示；
[0022]所述分析回放子模块，用于将历史记录的数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景并分析冲突或虚警的原因；
[0023]分析回放将记录的冲突数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景，在该场景的基础上分析冲突的原因或虚警的原因，为指导管制工作或改进冲突参数设置提供了有效的工具和手段;冲突回放包括冲突查询、数据载入、数据播放、回放暂停等功能，分析功能是对每个时刻航班的位置数据关系进行分析，得到冲突发生的原因，在实际工作中起到指导作用；对于虚警，分析功能能够总结虚警产生的原因，通过调节参数等手段，降低虚警产生的几率，使软件更加有效的为管制安全工作提供服务。
[0024]所述综合显示模块包括告警信息显示子模块和虚警抑制子模块；
[0025]所述告警信息显示子模块，用于接收数据一体化处理模块和实时指令纠错告警模块组播发送的数据信息并进行综合显示;告警信息显示子模块将接收到系统广播发送的冲突信息进行综合显示，在雷达图形界面上将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，伴随着声音告警，防止管制人员错忘漏，忽略告警信息;
[0026]所述虚警抑制子模块，用于将实时指令纠错告警模块发送的告警信息标识为虚警并通过人工方式排出虚警的干扰;虚警抑制将出现告警信息标识为虚警，以人工的方式排除虚警的干扰，提高航班的准确率，降低虚警率。
[0027]本发明还提供了一种采用管制指令纠错系统进行管制指令纠错的方法，管制指令纠错系统接收管制指令，并与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息进行数据一体化处理，针对一体化处理后的数据对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模以及冲突计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突，如果发生冲突则针对冲突信息及时对管制指令进行纠错生敏口目。
[0028]所述方法包括以下步骤:
[0029]步骤1、通过管制指令纠错系统的数据一体化处理模块接收当前管制指令、融合雷达、飞行动态和GPS时钟信息，对接收的数据进行异常数据处理和数据融合处理，进而将融合后的数据进行数据校验处理，并将校验完成的准确数据输出;此外，在数据一体化处理过程中还设有干扰区，通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现；
[0030]步骤2、管制指令纠错系统的实时指令纠错告警模块接收数据一体化处理模块发送的数据，针对接收当前管制指令的不同的目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系，通过冲突建模建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，随着目标飞行器的不断推进，通过模型错误分析机制对冲突模型进行不断修正；
[0031]步骤3、针对冲突建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，模拟飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，将冲突模型与冲突规则进行匹配计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突，则进将冲突信息组播发送从而进行指令纠错告警，如果未发生冲突，则冲突计算完毕；
[0032]步骤4、管制指令纠错系统的综合显示模块接收实时指令纠错告警模块发送来的告警信息，在图形化显示区将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，以图形和声音两种形式同时告警，防止管制人员疏漏告警信息;管制指令纠错系统的综合显示模块还用于接收数据一体化处理模块发送的管制指令、融合雷达、飞行动态以及GPS时钟信息，从而将接收到的数据进行图形化显示;此外，还可以通过综合显示模块将出现的告警信息标识为虚警，从而以人工的方式排除虚警的干扰。
[0033]所述方法还包括以下步骤:
[0034]当完成管制指令纠错告警后，管制指令纠错系统还可以通过历史告警综合分析模块对飞行数据以及告警信息进行数据记录和分析回放，将历史记录的冲突数据重新载入后可还原冲突发生的场景，同时进行回放输出，进而在该场景的基础上分析冲突或虚警产生的原因，并导出分析报告。
[0035]所述方法还包括以下步骤:
[0036]管制指令纠错系统通过系统级实时监控模块实时监视系统各服务器及应用软件的运行状态，通过颜色标注各服务器及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示服务器或应用软件异常;还可以通过系统级实时监控模块实时监视各工作席位及应用软件的运行状态，通过颜色标注各工作席位及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示该席位或应用软件异常;管制指令纠错系统支持两台服务器同时运行，互为热备份，当主机发生异常时，自动切换到备份机运行；在系统监控席位上也能够通过系统级实时监控模块人工切换主备服务器。
[0037]所述步骤2中的冲突建模具体包括以下步骤:
[0038]al、识别被下达管制指令的飞行器，判断目标飞行器的指令是否完成，如果指令完成则重新识别被下达管制指令的飞行器;如果指令未完成，则标识为目标飞行器并转到步骤a2;
[0039]a2、判断目标飞行器是否处在干扰区内，如果处在干扰区内则排除该目标飞行器；如果不处在干扰区内则转到步骤a3;通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现；
[0040]a3、建立目标飞行器的3D探测区域；
[0041]a4、在目标飞行器探测区域内检测是否存在被探测飞行器，如果存在被探测飞行器则根据距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹关系数据建立冲突模型；
[0042]a5、对建立的冲突模型通过模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型；
[0043 ] 所述步骤3中的冲突计算具体包括以下步骤:
[0044]bl、判断冲突模型中被探测飞行器当前所处的冲突扇区；
[0045]b2、预测飞行器之间的相对距离趋势和角度趋势；
[0046]b3、根据飞行器之间的距离、角度和速度关系与冲突规则进行匹配，预测目标飞行器在未来高度改变过程中是否会与被探测飞行器之间产生突破告警参数的趋势，判断是否会产生冲突，当判断发生冲突时，则进行管制指令纠错告警；当未发生冲突时，冲突计算完毕。
[0047]所述数据记录具体包括以下步骤:
[0048]cl、判断是否存在冲突;每次实时指令纠错告警模块完成冲突计算后，会将所有的冲突存入冲突缓冲区中，如果冲突缓冲区存在冲突，则可判断当前存在冲突，即可进行冲突记录；
[0049]c2、冲突存在时，将冲突前五个周期的飞行数据进行记录，并将冲突的标识信息记录在数据库中；
[0050]c3、判断是否存在信息更新，若存在则记录，不存在则进行新一轮的检测信息更新的判断，直至信息更新或冲突结束；
[0051]所述分析回放具体包括以下步骤:
[0052]dl、将管制指令纠错系统的模式修改为回放分析模式；
[0053]d2、根据时间或冲突标识信息查询冲突是否存在；
[0054]d3、若冲突存在，则载入冲突数据，载入完毕后将冲突数据进行回放组播；
[0055]d4、在回放窗口，接收回放数据，并将计算的每个时刻航班的位置数据关系以图表的形式呈现给分析人员进行分析，从而得到冲突发生或虚警产生的原因，并导出分析报告；播放过程中，也可暂停数据播放，具体分析某一时刻的冲突原因；
[0056]d5、播放结束后，将管制指令纠错系统的模式修改为正常模式。
[0057]本发明的技术效果为:
[0058]本发明提供了一种管制指令纠错系统及其管制指令纠错方法，通过接收管制指令，与融合雷达、飞行动态、GPS时钟等信息进行数据一体化处理，对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模，建模完成后再对冲突模型进行计算，识别当前管制指令是否会造成管制不安全事件的产生，从而起到冲突预判的功能，进而及时纠正管制人员的错误指令，有效的减轻了管制人员的工作压力，降低了管制冲突发生的概率，辅助提高了空中交通管制工作的安全性。本发明告警准确度高，能够识别不同情况下的所有告警信息;虚警率低，通过人工和自动两种手段屏蔽虚警，排除干扰;数据实时准确，该系统数据准确、时延低，错误指令可立即被系统识别，为管制人员提供了足够的纠错时间；适用范围广泛，在正常情况、管制超负荷指挥、雷雨绕飞等均能有效的起到安全监管作用，尤其在不合理航路、大面积雷雨等不利情况下，更能为管制安全提供有效保障;此外，本发明区域可移植性高，定制性好，灵活性高，每个管制区域可根据实际情况 个性定制告警信息，参数等，已用于指导日常的管制运行工作，告警准确性和虚警率均到达国内先进水平。
【附图说明】
[0059]图1为本发明管制指令纠错系统结构示意图。
[0060]图2为本发明管制指令纠错方法流程图。
[0061 ]图3为本发明数据一体化处理流程图。
【具体实施方式】
[0062]下面结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】:
[0063]如图1-图3所示，本发明提供了一种管制指令纠错系统，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块；
[0064]所述数据一体化处理模块，用于接收、处理数据并将数据进行存储发送;所述数据一体化处理模块包括数据引接子模块以及与数据引接子模块相连的数据处理子模块，所述数据引接子模块引接的数据包括融合雷达、管制指令、飞行动态以及GPS时钟信息，所述融合雷达、管制指令和飞行动态信息通过管制部门所使用的自动化系统进行引接，所述GPS时钟信息引接标准GPS时钟信息，所述数据处理子模块用于进行异常数据处理、数据融合处理和数据广播发送；
[0065]所述实时指令纠错告警模块，用于接收数据一体化处理模块发送的数据进行冲突建模以及冲突计算，识别冲突并针对冲突信息进行实时告警;实时指令纠错告警模块包括冲突建模子模块和指令纠错子模块;冲突建模子模块，用于根据不同目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系信息建立冲突模型；指令纠错子模块，用于根据建立的冲突模型结合管制指令和冲突规则进行冲突计算，并将冲突信息进行组播发送以便管制员及时进行指令纠错;所述冲突信息包括航班号、冲突模型类型以及目标飞行器和被探测飞行器之间的距离、夹角、速度差、高度差和历史飞行轨迹，冲突模型包括顺向、逆向、侧向和交叉四种类型；
[0066]所述历史告警综合分析模块，用于记录飞行数据和告警信息，并将记录的历史数据进行分析回放;历史告警综合分析模块包括历史记录子模块和分析回放子模块;历史记录子模块，用于记录飞行器发生告警之前的飞行数据和告警信息;分析回放子模块，用于将历史记录的数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景并分析冲突或虚警的原因；
[0067]所述综合显示模块，用于显示接收到的飞行数据和告警信息，并对告警信息进行虚警抑制;综合显示模块包括告警信息显示子模块和虚警抑制子模块;告警信息显示子模块，用于接收数据一体化处理模块和实时指令纠错告警模块组播发送的数据信息并进行综合显示;虚警抑制子模块，用于将实时指令纠错告警模块发送的告警信息标识为虚警并通过人工方式排出虚警的干扰；
[0068]所述系统级实时监控模块，用于监控系统各服务器以及应用软件的运行状态，并能够监控各工作席位以及应用软件的运行状态。
[0069]本发明还提供了一种采用管制指令纠错系统进行管制指令纠错的方法，管制指令纠错系统接收管制指令，并与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息进行数据一体化处理，针对一体化处理后的数据对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模以及冲突计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突，如果发生冲突则针对冲突信息及时对管制指令进行纠错生敬口目。
[0070]所述方法包括以下步骤:
[0071]步骤1、通过管制指令纠错系统的数据一体化处理模块接收当前管制指令、融合雷达、飞行动态和GPS时钟信息，对接收的数据进行异常数据处理和数据融合处理，进而将融合后的数据进行数据校验处理，并将校验完成的准确数据输出；
[0072]步骤2、管制指令纠错系统的实时指令纠错告警模块接收数据一体化处理模块发送的数据，针对接收当前管制指令的不同的目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系，通过冲突建模建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，随着目标飞行器的不断推进，通过模型错误分析机制对冲突模型进行不断修正；
[0073]所述冲突建模具体包括以下步骤:
[0074]al、识别被下达管制指令的飞行器，判断目标飞行器的指令是否完成，如果指令完成则重新识别被下达管制指令的飞行器;如果指令未完成，则标识为目标飞行器并转到步骤a2;
[0075]a2、判断目标飞行器是否处在干扰区内，如果处在干扰区内则排除该目标飞行器；如果不处在干扰区内则转到步骤a3;通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现；
[0076]a3、建立目标飞行器的3D探测区域；
[0077]a4、在目标飞行器探测区域内检测是否存在被探测飞行器，如果存在被探测飞行器则根据距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹关系数据建立冲突模型；
[0078]a5、对建立的冲突模型通过模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型；
[0079]步骤3、针对冲突建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，模拟飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，将冲突模型与冲突规则进行匹配计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突，则进将冲突信息组播发送从而进行指令纠错告警，如果未发生冲突，则冲突计算完毕；
[0080]所述冲突计算具体包括以下步骤:
[0081]bl、判断冲突模型中被探测飞行器当前所处的冲突扇区；
[0082]b2、预测飞行器之间的相对距离趋势和角度趋势；
[0083]b3、根据飞行器之间的距离、角度和速度关系与冲突规则进行匹配，预测目标飞行器在未来高度改变过程中是否会与被探测飞行器之间产生突破告警参数的趋势，判断是否会产生冲突，当判断发生冲突时，则进行管制指令纠错告警；当未发生冲突时，冲突计算完毕。
[0084]步骤4、管制指令纠错系统的综合显示模块接收实时指令纠错告警模块发送来的告警信息，在图形化显示区将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，以图形和声音两种形式同时告警，防止管制人员疏漏告警信息;管制指令纠错系统的综合显示模块还用于接收数据一体化处理模块发送的管制指令、融合雷达、飞行动态以及GPS时钟信息，从而将接收到的数据进行图形化显示;此外，还可以通过综合显示模块将出现的告警信息标识为虚警，从而以人工的方式排除虚警的干扰；
[0085]步骤5、当完成管制指令纠错告警后，管制指令纠错系统还可以通过历史告警综合分析模块对飞行数据以及告警信息进行数据记录和分析回放，将历史记录的冲突数据重新载入后可还原冲突发生的场景，同时进行回放输出，进而在该场景的基础上分析冲突或虚警产生的原因，并导出分析报告；
[0086]所述数据记录具体包括以下步骤:
[0087]cl、判断是否存在冲突;每次实时指令纠错告警模块完成冲突计算后，会将所有的冲突存入冲突缓冲区中，如果冲突缓冲区存在冲突，则可判断当前存在冲突，即可进行冲突记录；
[0088]c2、冲突存在时，将冲突前五个周期的飞行数据进行记录，并将冲突的标识信息记录在数据库中；
[0089]c3、判断是否存在信息更新，若存在则记录，不存在则进行新一轮的检测信息更新的判断，直至信息更新或冲突结束；
[0090]所述分析回放具体包括以下步骤:
[0091]dl、将管制指令纠错系统的模式修改为回放分析模式；
[0092]d2、根据时间或冲突标识信息查询冲突是否存在；
[0093]d3、若冲突存在，则载入冲突数据，载入完毕后将冲突数据进行回放组播；
[0094]d4、在回放窗口，接收回放数据，并将计算的每个时刻航班的位置数据关系以图表的形式呈现给分析人员进行分析，从而得到冲突发生或虚警产生的原因，并导出分析报告；播放过程中，也可暂停数据播放，具体分析某一时刻的冲突原因；
[0095]d5、播放结束后，将管制指令纠错系统的模式修改为正常模式；
[0096]步骤6、管制指令纠错系统通过系统级实时监控模块实时监视系统各服务器及应用软件的运行状态，通过颜色标注各服务器及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示服务器或应用软件异常;还可以通过系统级实时监控模块实时监视各工作席位及应用软件的运行状态，通过颜色标注各工作席位及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示该席位或应用软件异常。
【主权项】
1.一种管制指令纠错系统，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，其特征在于:所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块； 所述数据一体化处理模 块，用于接收、处理数据并将数据进行存储发送； 所述实时指令纠错告警模块，用于接收数据一体化处理模块发送的数据进行冲突建模以及冲突计算，识别冲突并针对冲突信息进行实时告警； 所述历史告警综合分析模块，用于记录飞行数据和告警信息，并将记录的历史数据进行分析回放； 所述综合显示模块，用于显示接收到的飞行数据和告警信息，并对告警信息进行虚警抑制； 所述系统级实时监控模块，用于监控系统各服务器以及应用软件的运行状态，并能够监控各工作席位以及应用软件的运行状态。2.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述数据一体化处理模块包括数据引接子模块以及与数据引接子模块相连的数据处理子模块，所述数据引接子模块引接的数据包括融合雷达、管制指令、飞行动态以及GPS时钟信息，所述融合雷达、管制指令和飞行动态信息通过管制部门所使用的自动化系统进行引接，所述GPS时钟信息引接标准GPS时钟信息，所述数据处理子模块用于进行异常数据处理、数据融合处理和数据广播发送。3.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述实时指令纠错告警模块包括冲突建模子模块和指令纠错子模块； 所述冲突建模子模块，用于根据不同目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系信息建立冲突模型； 所述指令纠错子模块，用于根据建立的冲突模型结合管制指令和冲突规则进行冲突计算，并将冲突信息进行组播发送以便管制员及时进行指令纠错。4.如权利要求3所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述冲突信息包括航班号、冲突模型类型以及目标飞行器和被探测飞行器之间的距离、夹角、速度差、高度差和历史飞行轨迹，冲突模型包括顺向、逆向、侧向和交叉四种类型。5.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述历史告警综合分析模块包括历史记录子模块和分析回放子模块； 所述历史记录子模块，用于记录飞行器发生告警之前的飞行数据和告警信息； 所述分析回放子模块，用于将历史记录的数据重新载入并回放输出，重新还原冲突发生的场景并分析冲突或虚警的原因。6.如权利要求1所述的管制指令纠错系统，其特征在于:所述综合显示模块包括告警信息显示子模块和虚警抑制子模块； 所述告警信息显示子模块，用于接收数据一体化处理模块和实时指令纠错告警模块组播发送的数据信息并进行综合显示； 所述虚警抑制子模块，用于将实时指令纠错告警模块发送的告警信息标识为虚警并通过人工方式排出虚警的干扰。7.采用如权利要求1-6任一所述的管制指令纠错系统进行管制指令纠错的方法，其特征在于:管制指令纠错系统接收管制指令，并与融合雷达、飞行动态、GPS时钟信息进行数据一体化处理，针对一体化处理后的数据对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模以及冲突计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突，如果发生冲突则针对冲突信息及时对管制指令进行纠错告警。8.如权利要求7所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1、通过管制指令纠错系统的数据一体化处理模块接收当前管制指令、融合雷达、飞行动态和GPS时钟信息，对接收的数据进行异常数据处理和数据融合处理，进而将融合后的数据进行数据校验处理，并将校验完成的准确数据输出；此外，在数据一体化处理过程中还设有干扰区，通过判断飞行器是否处于干扰区来防止异常管制指令的出现； 步骤2、管制指令纠错系统的实时指令纠错告警模块接收数据一体化处理模块发送的数据，针对接收当前管制指令的不同的目标飞行器和被探测飞行器之间的数据关系，通过冲突建模建立顺向、逆向、侧向和交叉的冲突模型，随着目标飞行器的不断推进，通过模型错误分析机制对冲突模型进行不断修正； 步骤3、针对冲突建模完成的关系飞行器，预测飞行器之间的飞行趋势，模拟飞行器在飞行过程中不断推进的轨迹，将冲突模型与冲突规则进行匹配计算，判断当前管制指令是否会造成飞行器冲突的产生，如果发生冲突，则进将冲突信息组播发送从而进行指令纠错告警，如果未发生冲突，则冲突计算完毕； 步骤4、管制指令纠错系统的综合显示模块接收实时指令纠错告警模块发送来的告警信息，在图形化显示区将告警飞行器以高亮连线的形式进行显示，并将告警详细信息以窗口弹出方式显示，以图形和声音两种形式同时告警，防止管制人员疏漏告警信息;管制指令纠错系统的综合显示模块还用于接收数据一体化处理模块发送的管制指令、融合雷达、飞行动态以及GPS时钟信息，从而将接收到的数据进行图形化显示;此外，还可以通过综合显示模块将出现的告警信息标识为虚警，从而以人工的方式排除虚警的干扰。9.如权利要求8所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述方法还包括以下步骤: 当完成管制指令纠错告警后，管制指令纠错系统还可以通过历史告警综合分析模块对飞行数据以及告警信息进行数据记录和分析回放，将历史记录的冲突数据重新载入后可还原冲突发生的场景，同时进行回放输出，进而在该场景的基础上分析冲突或虚警产生的原因，并导出分析报告。10.如权利要求8或9所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述方法还包括以下步骤: 管制指令纠错系统通过系统级实时监控模块实时监视系统各服务器及应用软件的运行状态，通过颜色标注各服务器及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示服务器或应用软件异常;还可以通过系统级实时监控模块实时监视各工作席位及应用软件的运行状态，通过颜色标注各工作席位及应用软件的状态好坏，采用绿色表示运行状态正常，采用红色表示该席位或应用软件异常。11.如权利要求8所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述步骤2中的冲突建模具体包括以下步骤: al、识别被下达管制指令的飞行器，判断目标飞行器的指令是否完成，如果指令完成则重新识别被下达管制指令的飞行器;如果指令未完成，则标识为目标飞行器并转到步骤a2; a2、判断目标飞行器是否处在干扰区内，如果处在干扰区内则排除该目标飞行器;如果不处在干扰区内则转到步骤a3; a3、建立目标飞行器的3D探测区域； a4、在目标飞行器探测区域内检测是否存在被探测飞行器，如果存在被探测飞行器则根据距离、夹角、速度差、高度差以及历史飞行轨迹关系数据建立冲突模型； a5、对建立的冲突模型通过模型错误分析机制进行异常模型识别，判断是否为正确模型； 所述步骤3中的冲突计算具体包括以下步骤: bl、判断冲突模型中被探测飞行器当前所处的冲突扇区； b2、预测飞行器之间的相对距离趋势和角度趋势； b3、根据飞行器之间的距离、角度和速度关系与冲突规则进行匹配，预测目标飞行器在未来高度改变过程中是否会与被探测飞行器之间产生突破告警参数的趋势，判断是否会产生冲突，当判断发生冲突时，则进行管制指令纠错告警;当未发生冲突时，冲突计算完毕。12.如权利要求9所述的管制指令纠错方法，其特征在于:所述数据记录具体包括以下步骤: cl、判断是否存在冲突； c2、冲突存在时，将冲突前五个周期的飞行数据进行记录，并将冲突的标识信息记录在数据库中； c3、判断是否存在信息更新，若存在则记录，不存在则进行新一轮的检测信息更新的判断，直至信息更新或冲突结束； 所述分析回放具体包括以下步骤: dl、将管制指令纠错系统的模式修改为回放分析模式； d2、根据时间或冲突标识信息查询冲突是否存在； d3、若冲突存在，则载入冲突数据，载入完毕后将冲突数据进行回放组播； d4、在回放窗口，接收回放数据，并将计算的每个时刻航班的位置数据关系以图表的形 式呈现给分析人员进行分析，从而得到冲突发生或虚警产生的原因，并导出分析报告;播放 过程中，也可暂停数据播放，具体分析某一时刻的冲突原因； d5、播放结束后，将管制指令纠错系统的模式修改为正常模式。
【专利摘要】本发明提供了一种管制指令纠错系统及管制指令纠错方法，包括数据一体化处理模块、综合显示模块、系统级实时监控模块，所述系统还包括实时指令纠错告警模块以及历史告警综合分析模块。本发明通过接收数据并进行数据一体化处理，对当前改变指令高度的飞行器进行冲突建模，再进行冲突计算，识别当前管制指令是否会造成管制不安全事件的产生，从而起到冲突预判的功能，提高了空中交通管制工作的安全性；本发明告警准确度高、虚警率低、数据实时准确、适用范围广泛；此外，本发明区域可移植性高，定制性好，灵活性高，每个管制区域可根据实际情况个性定制告警信息，参数等，已用于指导日常的管制运行工作，告警准确性和虚警率均到达国内先进水平。
【IPC分类】G08G5/04
【公开号】CN105489068
【申请号】CN201510932804
【发明人】王克迪, 王策, 孙志刚, 孙利强, 刘亮, 温绍楠, 张训汉
【申请人】青岛民航空管实业发展有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月14日
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