1.一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,包括如下步骤:首先,地面管制中心获取管制范围内所有飞机的基础数据;针对单架飞机S,地面管制中心根据该飞机S的基础数据,预测生成该飞机S的初始四维飞行航迹;所述初始四维飞行航迹包括耦合的水平预测航迹剖面,高度预测航迹剖面以及各航路点的真空速度;水平预测航迹剖面根据飞机S的起飞机场、落地机场、航路点、占用空域和任务类型形成;具体为:该飞机S的起飞机场到落地机场之间的航迹包括若干航路点,从起飞机场开始作为起点航路点,落地机场作为终点航路点,将航迹中每两个相邻航路点之间的水平航迹顺序相连,得到完整的水平预测航迹剖面;高度预测航迹剖面是:通过对雷达数据和气象数据进行解析,基于飞机S的航空器性能数据,利用爬升/下降率方程计算生成;高度增量公式如下:Δh=ROCD·ΔtΔt为单位时间,ROCD为航空器的爬升率/下降率;T为大气温度,ΔT为采用标准大气模型时产生的温差,Thr为飞机的推力,D为飞机的阻力,V a 为飞机的速度,m为飞机S的质量,g 0 为海平面的重力加速度,f{M}为沿着固定的速度爬升/下降过程中,分配给爬升的能量与分配给加速的能量的比值因子;各航路点的真空速度是:利用飞机经过各航路点的总能量,结合飞机经各点时的质量估计值,基于最小二乘法预测未来飞机过各航路点时的速度;具体为:首先,总能量计算公式如下:Power(m)=m×QQ是通过雷达数据和气象数据获取的飞机的速度、温度、气压高度和风速信息之和;即:H p 为气压高度,W为风速;预测飞机经过各航路点对应的真空速度计算公式为:j为航路点的总数; 为飞机经过第i个航路点的速度, 为飞机经过第i个航路点对应的总能量值;m i 为飞机经过第i个航路点的质量;然后、飞机S起飞前,针对各航路点,地面管制中心与飞机S的机载系统建立空地数据链连接,并通过合同式自动相关监视ADS-C,下传预测的拓展飞行剖面数据;地面管制中心将ADS-C下传的机载预测拓展飞行剖面数据与初始四维飞行航迹中的数据进行关联,判断ADS-C数据是否满足管制的要求和限制条件,如果是,对四维飞行航迹的位置进行修正;否则,保持初始四维飞行航迹不变;得到参考四维飞行航迹;接着、飞机S按照参考四维飞行航迹飞行,地面管制中心不断同时获取实时的ADS-C数据和广播式自动相关监视ADS-B数据,用于修正参考四维飞行航迹,使其满足空地一致性;地面管制中心利用ADS-B数据,实时获取飞机S飞行过程中,到达各航路点的对应时间,基于该时间更新参考四维飞行航迹在各航路点的时间;同时,根据ADS-C实时获取的数据预测在未来时间T内到达后续航路点的位置,并更新参考四维飞行航迹中未来时间T内各航路点的对应位置;修正参考四维飞行航迹在各航路点的时间,具体过程为:飞机S飞行过程中,针对当前航路点O,地面管制中心接收ADS-B数据,实时获取飞机S在当前航路点O对应的时间;同时计算参考四维飞行航迹中,飞机S到达该航路点的时间;两个时间之间计算差值,并判断差值是否超过阈值,如果是,保持参考四维飞行航迹中预测时间不变;否则,以ADS-B实时数据替换飞机S到达该航路点和后续飞行航路点的时间;最后、继续重复对下一个航路点进行修正,直至达到终止预测条件。
2.如权利要求1所述的一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,所述的所有飞机的基础数据包括飞行计划数据、空域结构数据和航空器性能数据;飞行计划数据包括:航班号、机型、起飞机场、落地机场、航线代码、各航路点、预计过各点高度、预计过各点速度和预计过各点时间;空域结构数据包括:导航设施数据、航线与航路数据、管制地带数据和管制区数据;航空器性能数据包括:机型、尾流类型、巡航高度、巡航速度、最大爬升率、最大下降率、最大速度和最小速度。
3.如权利要求1所述的一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,所述的飞行剖面数据为飞机S利用航空器当前质量、预计飞行经过各航路点的时间、速度和高度。
4.如权利要求1所述的一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,所述的对初始四维飞行航迹的预测位置进行修正,具体为:利用ADS-C数据中的航空器质量和各航路点速度,重新计算水平预测航迹剖面,高度预测航迹剖面以及各航路点的真空速度,获得新的参考四维飞行轨迹;如果不满足管制要求和限制条件,则初始四维飞行航迹不修正,且地面管制中心将不满足管制要求和限制条件的数据反馈给机载系统,进行航迹协商。
5.如权利要求1所述的一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,所述的地面管制中心根据ADS-C实时获取的数据,更新参考四维飞行航迹中未来时间T内各航路点的对应位置,具体为:飞机S飞行至当前航路点O,根据ADS-C实时获取的数据,预测在未来时间T内到达后续航路点的位置,并与参考四维飞行航迹中,飞机S在未来时间T内各航路点的对应位置,计算各位置之间的差值,并判断差值是否超过阈值,如果是,保持参考四维飞行航迹中未来时间T预测的各航路点位置不变;否则,将ADS-C实时预测的各航路点位置数据替换参考四维飞行航迹中各航路点的预测位置;阈值根据实际任务人为设定。
6.如权利要求1所述的一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,所述的飞机空地航迹一致性条件为:1)空地航迹都需满足地面管制要求和实际飞行限制条件;2)过相同航路点的飞机的水平位置、高度、速度和时间之间的误差满足设定阈值;阈值的确定根据实际需求来定。
7.如权利要求1所述的一种基于空地航迹信息共享的飞机位置预测方法,其特征在于,所述的终止预测条件包括:飞机已落地或不在地面管制中心的管制范围内。