互操作模式下4D航迹数据建模与分析

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1、第31卷第1期2013年2月中国民航大学学报JOURNALoFCⅣILAVLATIoNUNⅣEI峪ⅡYoFCHⅡgAV01．3l№．1February2013互操作模式下4D航迹数据建模与分析王洁宁，李超(中国民航大学空中交通管理研究基地，天津300300)摘要：未来ATC的发展是以航迹为对象从管制意图出发并配备相应的间隔，实时动态地掌握航空器与航空器之间的位置；依据美国Next—Gen空中交通管理系统的4D航迹应用规划，针对4D航迹的数据内容借助UML和XMLSchema完成了4D航迹的数据建模．并给出了4D航迹互操作模式下的发布订阅模型；通过对该模型的Q

2、oS(qualityofservice)数据同步的分析，可有效地规范4D航迹互操作模式下的数据交换。关键词：4D航迹；数据互操作：OoS机制中图分类号：TP302．1文献标志码：A文章编号：1674—5590(2013)01～0036—054DtrajectorymodelingandanalysisininteroperabilitymodeWANG厦e—ning，LIChao(Air嗽ManagementResearchBase，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：ThefuturedevelopmentofATCisto

3、tracktheflightobjectwhichisequippedwiththeappropriateintervalconsideringthecontrolofintention，thenwecanreal-timedynamicallymasterthepositionbetweentheair-craft．Basedonthe4DtrajeetoryapplicationplanoftheAmericanNext—Genairtrafficmanagementsystem，thepaperUSetheUMLandXMLSchematodesign

4、aconceptualandlogicaldatamodelof4Dtrajectory，itproposesamodelofpublishandsubscribeserviceintheinteroperability．ByanalysisingthemodelofQoS(qualityofservice)datasynchronization，itcalleffectivelyregulatethe4Dtrajectoryinteroperabledataex-change．Keywords：4Dtrajectory；datainteroperabili

5、ty；QoSstructure4D航迹会广泛应用于空管自动化系统和机载数据管理系统中，是未来空管系统发展的一大趋势。4D航迹的管理脱离了管制员与飞行员之间一步步的雷达引导过程，增加了时间元素，要求航空器在特定的时间内出现在相应的航路点上，只有在特殊情况下管制员给予航空器必要的干预，从而大大降低管制员的工作负荷。国外在航迹预测及管理方面很早就进行了研究。早在20世纪90年代，美国NASA便开发了一套空管自动化工具CATS，用于辅助管制员实现终端区空域效率的优化。近几年美国正在研究发展Next—Gen空中交通管理系统。为进一步降低管制员的工作负荷适应动态的管理环

6、境，在考虑了天气、空域限制、航迹冲突、飞机性能等影响因素后，提出了以航迹为对象的空中交通管理模式——TBO(trajectory—basedoperations)模式[11，其基础的组成部分是每架航空器的预计飞行剖面和时间信息，航空器按照协商好的航迹飞行，在预计的时间到达相应的航路点，可以充分调配航空器之间的间隔更好地提升空域流量。TBO模式主要包含3个目标：首先建立一套完整的数学应用框架，更精确地预测航迹点尤其在交叉点处的时间、性能和一些不确定性的情况；其次通过相关历史数据对该预测方法进行验证，确保数据结果的准确性和灵敏度；最后构建统一的数据量级规范和机制

7、，将这些数据在飞行操作的决断者之间实现实时地共享和传输。因此有必要针对4D航迹的数据内容建立一套标准的数据模型，保证整个信息系统数据的一致性和完整性。收稿日期：2012—05—04：修回13期：2012—08—10基金项目：天津市科技计划重点项目(09JCZDJCl6800)；中国民用航空局科技基金项目(MHRD200913)作者简介：王洁宁(1966一)，男，甘肃兰州人，教授，博士，研究方向为空管信息系统、空中交通流量管理第31卷第1期王洁宁，李超：互操作模式下4D航迹数据建模与分析一37—14D航迹数据建模数据建模包括3层模型121：概念模型、逻辑模型和

8、物理模型，如图l所示。概念模型用于描述系统内部的元素