空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法
2023-09-21 07:16:40 2
專利名稱：空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種空中交通服務安全性檢測系統及方法，尤其涉及一種空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法。
背景技術：
《中國民航空管系統安全管理體系建設與實施指南》已經明確制訂了滿足中國民航和國際民航組織安全管理要求的實施計劃，民航局空管局結合中國民航空管實際，已經明確將空管安全管理作為現階段工作的核心任務。在空管服務需求旺盛、安全管理基礎薄弱的情況下，採用現代科學技術，創新和發展安全管理技術方法和手段對於中國民航空管安全發展顯得尤為緊迫和重要。當前，民航業主要是通過建立航空安全信息網，對不安全事件(而非實時運行狀態)實施半自動化安全信息收集和人工為主的信息安全價值發掘，以支持安全管理行動。包括歐美等發達國家在內的所謂「安全管理系統」也主要停留在安全信息(事件信息)的管理淺表，並且只局限於對空中交通服務(ATS)非實時數據的安全價值挖掘。中國民航空管的SMS建設，必須得到有效的技術支持，才能達成所期望的高效性和實用性，在SMS建設的具體工作中，安全管理技術的科技創新是必由之路。「空中交通服務安全性快速實時檢測和自動報告技術」的研究對解決當前空中交通管理缺乏安全管理科技手段等問題具有重要意義。依託該技術平臺，在安全管理中可實現更加無障礙、高效和可持續的「深入一線，靠前指揮」，大幅提高安全管理的針對性。系統所提供的高度集成的多媒體安全性報告表，也將促進空管系統管理作業方式產生革命性變化。系統在安全管理技術概念的原創性和物理技術的創新性，對於豐富具有中國民航特色的安全管理理論和實踐成果，對於發展未來中國民航新一代空中交通管理系統也都具有重要的戰略意義。由於對不安全事件等安全信息的收集是半自動化和人工填寫的方式為主，沒有採集實時運行的數據。這樣就停留在安全信息(事件信息)的管理淺表，只局限於對空中交通服務(ATS)非實時數據的安全價值挖掘。致使「安全管理系統」(安全信息網)主要停留在在安全信息(事件信息)的管理淺表，局限於對空中交通服務(ATS)非實時數據的安全價值挖掘，不能滿足中國民航空管系統安全管理體系建設及時性、高效性和實用性的需求。
發明內容
本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法。本發明通過以下技術方案來實現上述目的本發明包括二次雷達數據接口、VHF設備數據接口、運行數據採集器、系統數據伺服器、安全性自動報告伺服器、快速檢測評估伺服器、間隔應用過程檢測器、空中交通流量檢測器和VHF通訊負荷檢測器，所述運行數據採集器的信號輸入端分別與所述二次雷達數據接口的信號輸出端和所述VHF設備數據接口的信號輸出端連接，所述系統數據伺服器的信號輸入端與所述運行數據採集器的信號輸出端連接，所述系統數據伺服器分別與所述安全性自動報告伺服器和所述快速檢測評估伺服器通訊連接，所述快速檢測評估伺服器分別與所述間隔應用過程檢測器、所述空中交通流量檢測器和所述VHF通訊負荷檢測器通訊連接。具體地，所述二次雷達數據接口為空管雷達自動化主用系統同步卡雷達綜合航跡數據輸出接口，所述空管雷達自動化主用系統同步卡雷達綜合航跡數據輸出接口的信號輸出端與所述運行數據採集器的信號輸入端連接。所述VHF設備數據接口包括VHF實時數據採集器、GPS時鐘和VHF數據實時監測器，所述VHF數據實時監測器的信號輸入端分別與所述VHF實時數據採集器的信號輸出端和所述GPS時鐘的信號輸出端連接，所述運行數據採集器的信號輸入端分別與所述GPS時鐘的信號輸出端和所述VHF數據實時監測器的信號輸出端連接。本發明所述空中交通服務安全性快速實時檢測的方法( I)對來自空管自動化系統的各類運行監視數據、VHF語音通話、飛行計劃動態數據進行引接和處理。( 2 )根據步奏(I)中所述空管自動化系統監視數據的處理，對大數據量歷史監視數據主要進行航空器之間相對雷達綜合航跡跟蹤計算、飛行架次統計、間隔應用統計和衝突航空器之間的跟蹤的分析。(3)根據步奏(I)中所述空管自動化系統的航管二次雷達接收到的雷達數據，二次雷達接收的數據經過數據處理後，再由雷達數據伺服器通過綜合航跡輸出埠輸出。綜合航跡處理系統通過雷達數據網關接收到綜合航跡數據，然後經過解碼和格式轉換生成航空器目標數據，即航空器的雷達航跡，最後將目標數據發送給後臺程序使用。(4)對VHF通信數據預處理進行大數據量的語音數據分析並統計信道佔用情況和實時記錄多通道語音數據。(5 )根據步奏(4 )中所述通過對VHF通信數據的信道開放數據、信道負荷數據進行實測及記錄，並將VHF陸空通話信息進行解碼，分析聲音波形，實現對管制運行風險的實時檢測和歷史分析，並引入支持NTP協議的GPS時鐘同步系統，通過GPS時間同步，VHF數據可以脫離數據伺服器，直接為客戶端提供音頻數據。(6)對「安全偏差事件」相關的監視數據及語音數據進行自動遞交和同步回放。(7)運行數據的空管服務實時「安全偏差事件」的自動識別和告警。(8)空管運行數據價值發掘模型、建模和開發，通過系統建模，對航空器飛行態勢安全性進行快速實時檢測，對航空器對的間隔進行分析評估，深入挖掘空中交通管制運行信息的安全管理價值。提供實時的間隔應用監測及告警、空中交通流量監測及告警、VHF通信負荷監測及告警；運用系統安全性評價模型設定的飛行間隔標準、容量標準和通信負荷標準進行安全風險的識別與評價。(9)對空管海量運行數據的自動快速檢測，並進行自動分析和按時自動報告，包括自動描述空管服務安全性概況；安全嚴重性程度自動分析；自動生成飛行衝突的物理過程；流量變化的物理過程；管制VHF通信負荷變化的物理過程；並自動生成包含上述運行和分析結果數據的多媒體報告表。
本發明的有益效果在於本發明的具體有點如下1、「空中交通服務安全性快速實時檢測和自動報告技術」的自動生成新型多媒體安全報告，提供集雷達航跡、語音數據、圖表、文字描述等方面對安全偏差事件的描述，為抽象的安全管理提供具體的作業工具，屬於原始創新。2、該項目獨創的基於運行數據的間隔偏差模型、容量偏差模型、語音通信負荷偏差模型，對航空器間隔偏差、管制區域容量偏差、語音負荷偏差進行定量分析，較好的解決了對安全偏差事件的分類排序問題，提高了對安全偏差事件的分析評估能力。3、基於海量空管運行數據的空中交通服務安全性快速實時檢測和自動報告技術以空管服務安全管理工作為服務對象，利用計算機網絡技術、語音數據處理技術、雷達航跡處理技術、安全風險評估技術，進行管制服務運行數據的自動收集、傳輸、分析處理、儲存和發布。系統架構設計先進合理、高效性、開放性、擴展性及兼容性強。該技術的使用將提高空管安全信息處理的及時性和透明度，同時也全面實現了安全管理的效能升級，可以為空管系統實現對安全管理任務的中央處理、中層控制以及基層管理提供創新型現代化安全管理手段。
圖1是本發明所述空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法的結構框圖。圖2是本發明所述空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法的二次雷達數據接口信息處理流程圖。圖3是本發明所述空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法的VHF設備數據接口數據傳遞流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明如圖1、圖2和圖3所示本發明包括二次雷達數據接口、VHF設備數據接口、運行數據採集器、系統數據伺服器、安全性自動報告伺服器、快速檢測評估伺服器、間隔應用過程檢測器、空中交通流量檢測器和VHF通訊負荷檢測器，所述運行數據採集器的信號輸入端分別與所述二次雷達數據接口的信號輸出端和所述VHF設備數據接口的信號輸出端連接，所述系統數據伺服器的信號輸入端與所述運行數據採集器的信號輸出端連接，所述系統數據伺服器分別與所述安全性自動報告伺服器和所述快速檢測評估伺服器通訊連接，所述快速檢測評估伺服器分別與所述間隔應用過程檢測器、所述空中交通流量檢測器和所述VHF通訊負荷檢測器通訊連接，所述二次雷達數據接口為空管雷達自動化主用系統同步卡雷達綜合航跡數據輸出接口，所述空管雷達自動化主用系統同步卡雷達綜合航跡數據輸出接口的信號輸出端與所述運行數據採集器的信號輸入端連接，所述VHF設備數據接口包括VHF實時數據採集器、GPS時鐘和VHF數據實時監測器，所述VHF數據實時監測器的信號輸入端分別與所述VHF實時數據採集器的信號輸出端和所述GPS時鐘的信號輸出端連接，所述運行數據採集器的信號輸入端分別與所述GPS時鐘的信號輸出端和所述VHF數據實時監測器的信號輸出端連接。
如圖1、圖2和圖3所示本發明所述空中交通服務安全性快速實時檢測的方法如下(I)對來自空管自動化系統的各類運行監視數據、VHF語音通話、飛行計劃動態數據進行引接和處理。( 2 )根據步奏(I)中所述空管自動化系統監視數據的處理，對大數據量歷史監視數據主要進行航空器之間相對雷達綜合航跡跟蹤計算、飛行架次統計、間隔應用統計和衝突航空器之間的跟蹤的分析。(3)根據步奏(I)中所述空管自動化系統的航管二次雷達接收到的雷達數據，二次雷達接收的數據經過數據處理後，再由雷達數據伺服器通過綜合航跡輸出埠輸出。綜合航跡處理系統通過雷達數據網關接收到綜合航跡數據，然後經過解碼和格式轉換生成航空器目標數據，即航空器的雷達航跡，最後將目標數據發送給後臺程序使用。(4)對VHF通信數據預處理進行大數據量的語音數據分析並統計信道佔用情況和實時記錄多通道語音數據。(5 )根據步奏(4 )中所述通過對VHF通信數據的信道開放數據、信道負荷數據進行實測及記錄，並將VHF陸空通話信息進行解碼，分析聲音波形，實現對管制運行風險的實時檢測和歷史分析，並引入支持NTP協議的GPS時鐘同步系統，通過GPS時間同步，VHF數據可以脫離數據伺服器，直接為客戶端提供音頻數據。(6)對「安全偏差事件」相關的監視數據及語音數據進行自動遞交和同步回放。(7)運行數據的空管服務實時「安全偏差事件」的自動識別和告警。(8)空管運行數據價值發掘模型、建模和開發，通過系統建模，對航空器飛行態勢安全性進行快速實時檢測，對航空器對的間隔進行分析評估，深入挖掘空中交通管制運行信息的安全管理價值。提供實時的間隔應用監測及告警、空中交通流量監測及告警、VHF通信負荷監測及告警；運用系統安全性評價模型設定的飛行間隔標準、容量標準和通信負荷標準進行安全風險的識別與評價。(9)對空管海量運行數據的自動快速檢測，並進行自動分析和按時自動報告，包括自動描述空管服務安全性概況；安全嚴重性程度自動分析；自動生成飛行衝突的物理過程；流量變化的物理過程；管制VHF通信負荷變化的物理過程；並自動生成包含上述運行和分析結果數據的多媒體報告表。
權利要求
1.一種空中交通服務安全性快速實時檢測系統，其特徵在於包括二次雷達數據接口、VHF設備數據接口、運行數據採集器、系統數據伺服器、安全性自動報告伺服器、快速檢測評估伺服器、間隔應用過程檢測器、空中交通流量檢測器和VHF通訊負荷檢測器，所述運行數據採集器的信號輸入端分別與所述二次雷達數據接口的信號輸出端和所述VHF設備數據接口的信號輸出端連接，所述系統數據伺服器的信號輸入端與所述運行數據採集器的信號輸出端連接，所述系統數據伺服器分別與所述安全性自動報告伺服器和所述快速檢測評估伺服器通訊連接，所述快速檢測評估伺服器分別與所述間隔應用過程檢測器、所述空中交通流量檢測器和所述VHF通訊負荷檢測器通訊連接。
2.根據權利要求1所述的空中交通服務安全性快速實時檢測系統，其特徵在於所述二次雷達數據接口為空管雷達自動化主用系統同步卡雷達綜合航跡數據輸出接口，所述空管雷達自動化主用系統同步卡雷達綜合航跡數據輸出接口的信號輸出端與所述運行數據採集器的信號輸入端連接。
3.根據權利要求1所述的空中交通服務安全性快速實時檢測系統，其特徵在於所述VHF設備數據接口包括VHF實時數據採集器、GPS時鐘和VHF數據實時監測器，所述VHF數據實時監測器的信號輸入端分別與所述VHF實時數據採集器的信號輸出端和所述GPS時鐘的信號輸出端連接，所述運行數據採集器的信號輸入端分別與所述GPS時鐘的信號輸出端和所述VHF數據實時監測器的信號輸出端連接。
4.一種空中交通服務安全性快速實時檢測的方法，其特徵在於(1)對來自空管自動化系統的各類運行監視數據、VHF語音通話、飛行計劃動態數據進行引接和處理。(2)根據步奏(I)中所述空管自動化系統監視數據的處理，對大數據量歷史監視數據主要進行航空器之間相對雷達綜合航跡跟蹤計算、飛行架次統計、間隔應用統計和衝突航空器之間的跟蹤的分析。(3)根據步奏(I)中所述空管自動化系統的航管二次雷達接收到的雷達數據，二次雷達接收的數據經過數據處理後，再由雷達數據伺服器通過綜合航跡輸出埠輸出。綜合航跡處理系統通過雷達數據網關接收到綜合航跡數據，然後經過解碼和格式轉換生成航空器目標數據，即航空器的雷達航跡，最後將目標數據發送給後臺程序使用。(4)對VHF通信數據預處理進行大數據量的語音數據分析並統計信道佔用情況和實時記錄多通道語音數據。(5)根據步奏(4)中所述通過對VHF通信數據的信道開放數據、信道負荷數據進行實測及記錄，並將VHF陸空通話信息進行解碼，分析聲音波形，實現對管制運行風險的實時檢測和歷史分析，並引入支持NTP協議的GPS時鐘同步系統，通過GPS時間同步，VHF數據可以脫離數據伺服器，直接為客戶端提供音頻數據。(6)對「安全偏差事件」相關的監視數據及語音數據進行自動遞交和同步回放。(7)運行數據的空管服務實時「安全偏差事件」的自動識別和告警。(8)空管運行數據價值發掘模型、建模和開發，通過系統建模，對航空器飛行態勢安全性進行快速/實時檢測，對航空器對的間隔進行分析評估，深入挖掘空中交通管制運行信息的安全管理價值。提供實時的間隔應用監測及告警、空中交通流量監測及告警、VHF通信負荷監測及告警；運用系統安全性評價模型設定的飛行間隔標準、容量標準和通信負荷標準進行安全風險的識別與評價。(9)對空管海量運行數據的自動快速檢測，並進行自動分析和按時自動報告，包括自動描述空管服務安全性概況；安全嚴重性程度自動分析；自動生成飛行衝突的物理過程；流量變化的物 理過程；管制VHF通信負荷變化的物理過程；並自動生成包含上述運行和分析結果數據的多媒體報告表。
全文摘要
本發明公開了一種空中交通服務安全性快速實時檢測系統及方法，包括二次雷達數據接口、VHF設備數據接口、運行數據採集器、系統數據伺服器、安全性自動報告伺服器、快速檢測評估伺服器、間隔應用過程檢測器、空中交通流量檢測器和VHF通訊負荷檢測器。本發明能夠自動生成報告、提高了對安全偏差事件的分析評估能力、提高空管安全信息處理的及時性和透明度，同時也全面實現了安全管理的效能升級，可以為空管系統實現對安全管理任務的中央處理、中層控制以及基層管理提供創新型現代化安全管理手段。
文檔編號G08G5/00GK103050024SQ20131000643
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月9日 優先權日2013年1月9日
發明者吳振亞, 裴錫凱 申請人:成都民航空管科技發展有限公司