CN106530838B - 一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，包括以下步骤：构建一个对应类型的非固定时间间隔的三次多项式拟合算法，求出海拔、角度、地速、垂直速度对应的预测值并存储；在接收到经纬度值时，若集合中在当前时间之前1分钟范围内的经纬度元素数量小于3，则不进行计算并跳出；否则将当前时间经纬度分别与上一个时间点的经纬度、上上一个时间点的经纬度进行比对：计算预测距离和实际距离，比较预测距离与实际距离的差、预测距离与实际距离二者之中的较大者得出数据可信度权重；数据可信度权重<1，则视作可信数据进行存储。本发明能够解决定位经纬度或高度跳变的问题，使实时定位数据更准确，并以更平滑的数据展现航空器的飞行轨迹。

Description

一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法

技术领域

本发明涉及一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，属于航空器飞行轨迹优化方法技术领域。

背景技术

伴随着中国航空事业的不断发展壮大，空域、流量等问题也不断突出，航班延误、流量控制导致乘客怨声载道。ADS-B这种新技术的出现，可以自动地从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，以供管制员对飞机状态进行监控。

随着ADS-B在航空器上的应用普及率增高，通过ADS-B进行飞行器位置监控的可行性也越来越强；但是由于ADS-B发射范围有限，且数据接收基站间时钟难以同步造成数据的无序性，ADS-B下发数据本身存在的错误等问题，导致接收到的ADS-B原始数据构建的轨迹存在跳变，轨迹缺失。基于上述技术现状，有必要设计提供一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，以解决上述问题，使实时定位数据更准确，并以更平滑的数据展现航空器的飞行轨迹。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，解决定位经纬度或高度跳变的问题，使实时定位数据更准确，并以更平滑的数据展现航空器的飞行轨迹。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，包括以下步骤：

S1、在接收到经纬度海拔角度地速垂直速度时，用t表示接收该数据的时间戳，将元数据记录到对应最近三分钟数据的集合A中；

S2、在接收到值时，构建一个对应类型的非固定时间间隔的三次多项式拟合算法运算对象O；O用于对一维的时序数据的每个时间区间进行插值，从而达到短时间内数据预测的目的；

S3、求出对应的预测值β：

并将β作为实际值进行存储；

S4、在接收到值时，若A_pos中在当前时间之前1分钟范围内的元素数量小于3，则不进行计算并跳出；否则，将当前时间经纬度即集合A中当前时间点的经纬度分别与上一个时间点的经纬度上上一个时间点的经纬度进行比对，比对过程包括以下步骤：

S41、定义两个函数B和K，其中，B表示求ta和tb两个时间戳对应的两个经纬度之间的地球球面距离，K表示求ta和tb两个时间戳对应的两个航空器地速之间飞行的地球球面距离：

S42、依据定义的函数B求出当前位置与前两个定位位置的实际距离：

S43、因为速度向量与位置向量的时间戳并不同步，需要求出当前位置时间点(t3)、前两个位置时间点(t1,t2)的预测速度：

S44、依据定义的函数K求出两时间点间的预测距离：

S45、设误差度为a，预测距离与实际距离的差为|ε-δ|，预测距离与实际距离二者之中的较大者为max{ε-δ}，将|ε-δ|与max{ε-δ}进行比较求值，得出数据可信度权重w：

w＝w₁+w₂；

得到的w即为当前接收到的经纬度值的可信度，若<1，则将视作可信数据进行存储。

作为上述技术方案的改进，在所述步骤S45中，误差度a设置为3。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述的一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，通过对历史数据的观察发现：ADS-B下发的经纬度，存在小概率的、长时间的向一个固定的位置大范围跳变的情况，该数据呈现有规律的、每间隔两个定位点向一个固定的位置跳变一次；基于上述跳变规律，并依据ADS-B每次只下发经纬度、海拔、角度、地速、垂直速度中的一个状态数值的规则，而计算获得本发明的航空器飞行轨迹跳变去除的方法，能够解决定位经纬度或高度跳变的问题，使实时定位数据更准确，并以更平滑的数据展现航空器的飞行轨迹。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。

经过对历史数据的观察，ADS-B下发的经纬度，存在小概率的、长时间的向一个固定的位置大范围跳变的情况。

该数据呈现有规律的、每间隔两个定位点向一个固定的位置跳变一次，且由于ADS-B每次只下发一个状态数值，如经纬度、海拔、角度、地速、垂直速度中的一个值。

基于上述规律和规则，本实施例所提供的一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，包括以下具体步骤：

1、在接收到经纬度海拔角度地速垂直速度时，t表示接收该数据的时间戳，将元数据记录到对应最近三分钟数据的集合A中。

2、在接收到值时，构建一个对应类型的非固定时间间隔的三次多项式拟合算法运算对象O；

O用于对一维的时序数据的每个时间区间进行插值，从而达到短时间内数据的预测的目的。

3、求出对应的预测值：

并将β作为实际值进行存储。

4、在接收到值时，若A_pos中在当前时间之前1分钟范围内元素数量小于3，则不进行计算并跳出；

否则，将分别与进行比对，过程如下：

(1)定义两个函数，B表示求ta和tb两个时间戳对应的两个经纬度之间的地球球面距离，K表示求ta和tb两个时间戳对应的两个航空器地速之间飞行的地球球面距离：

(2)求出当前位置与前两个定位位置的实际距离：

(3)因为速度向量与位置向量的时间戳并不同步，需要求出当前位置时间点(t3)、前两个位置时间点(t1,t2)的预测速度：

(4)求出两时间点间的预测距离：

(5)设误差度为a，将预测距离与实际距离比较，将两个距离的差与预测距离与实际距离二者之中的较大者进行比较求值，得出数据可信度权重w：

w＝w₁+w₂，

由于数据经纬度跳变范围较大，一般为百公里以上，且民航客机飞行速度1分钟一般不超过60公里，所以可将a设置为较大值，避免由于速度拟合预测的不精确性带来的将正确经纬度数据排除的问题，a一般设置为3；

得到的w即为当前接收到的经纬度值的可信度，若<1，则将视作可信数据进行存储。

以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、在接收到经纬度海拔角度地速垂直速度时，用t表示接收该数据的时间戳，将元数据记录到对应最近三分钟数据的集合A中；

S2、在接收到值时，构建一个对应类型的非固定时间间隔的三次多项式拟合算法运算对象O；O用于对一维的时序数据的每个时间区间进行插值，从而达到短时间内数据预测的目的；

S3、求出对应的预测值β：

并将β作为实际值进行存储；

S4、在接收到值时，若A_pos中在当前时间之前1分钟范围内的元素数量小于3，则不进行计算并跳出；否则，将当前时间经纬度即集合A中当前时间点的经纬度分别与上一个时间点的经纬度上上一个时间点的经纬度进行比对，比对过程包括以下步骤：

S41、定义两个函数B和K，其中，B表示求ta和tb两个时间戳对应的两个经纬度之间的地球球面距离，K表示求ta和tb两个时间戳对应的两个航空器地速之间飞行的地球球面距离：

S42、依据定义的函数B求出当前位置与前两个定位位置的实际距离：

S43、因为速度向量与位置向量的时间戳并不同步，需要求出当前位置时间点(t3)、前两个位置时间点(t1,t2)的预测速度：

S44、依据定义的函数K求出两时间点间的预测距离：

S45、设误差度为a，预测距离与实际距离的差为|ε-δ|，预测距离与实际距离二者之中的较大者为max{ε-δ}，将|ε-δ|与max{ε-δ}进行比较求值，得出数据可信度权重w：

w＝w₁+w₂；

得到的w即为当前接收到的经纬度值的可信度，若<1，则将视作可信数据进行存储。

2.如权利要求1所述的一种航空器飞行轨迹跳变去除的方法，其特征是，在所述步骤S45中，误差度a设置为3。