一种机场运行合法性检查方法与流程

1.本发明涉及民航航空应用软件开发领域，主要涉及一种机场运行合法性检查方法，可应用于aoc(airlines operation center)等领域。


背景技术：

2.机场，亦称飞机场、空港、航空站。机场有不同的大小，除了跑道之外，机场通常还设有塔台、停机坪、航空客运站、维修厂等设施，并提供机场管制服务、空中交通管制等其他服务。中国民航一般使用民用机场。民用机场，是指专供民用航空器起飞、降落、滑行、停放以及进行其他活动使用的划定区域，包括附属的建筑物、装置和设施。终端区是以机场为中心、以约10公里的半径范围向上延伸成的圆形空域。
3.航班制作飞行计划时，需要先拟定起飞机场、目的机场和备降机场，然后对航班将要使用的机场进行运行合法性检查。如果起飞机场或目的机场不可用，则需要调整航班的运行时刻等，当机场可用时才可在该机场进行起飞或着陆，如果备降机场不可用，则需要另外选择可用的备降机场。
4.目前国内还没有一家公司发布成型的飞行计划系统产品，也未见有关于检查航班运行合法性的方法公开。中国民航局ccar
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r5规章只规定，航班在起飞机场、目的机场和备降机场运行时，实际天气情况需要满足最低天气标准才能运行，如果不满足将会有较大的运行风险。当前国内航空公司普遍依靠如下两种方式检查机场运行合法性：
5.一、各航空公司任命签派员，由签派员根据自身经验收集相关数据决定是否对航班予以放行；
6.二、购买国外先进的飞行计划系统。
7.对于方式一：南航分析自身年平均返航备降航班，约2/3由于旅客、临时天气、飞机故障等不可避免因素造成，余下的1/3均与其执行的机场合法性检查流程相关，为航空公司自身和旅客均带来不良影响。
8.对于方式二：汉莎lido飞行计划系统是目前国外最为先进的飞行计划系统，其在制作飞行计划前会进行航班合法性检查。国内航空公司虽可购买其飞行计划系统，但即使购买了该系统，其航班合法性检查技术仍处于保密状态。这样一来，航空公司除自身无法掌握核心技术和核心业务的实现外，还需要每年花费昂贵的系统维护费用。
9.所示，研究机场运行合法性检查算法，将有助于航空公司打破垄断，实现自主创新，也有助于递降运行成本。


技术实现要素：

10.本发明的发明目的在于，提供一种机场运行合法性检查方法。
11.分析航班运行的全过程，寻找各阶段中影响航班运行合法性的因素：
12.一个航空公司的飞机是否可在指定民用机场起飞、着陆和备降，需要航空公司向中国民航总局申请授权，授权内容为机场、机型、运行类型如授权广州机场，a320机型，可进
行起飞、着陆和备降。
13.机场的跑道是否可用于航空公司飞机的起飞和着陆，也需要经过航空公司的授权，航空公司会根据跑道的长度、宽度、设备情况等条件做评估，评估通过才会进行跑道可用的授权。授权内容为运行类型、优先运行类型如授权广州机场，01号跑道，可进行起飞和着陆，优先用作起飞。
14.飞机在机场起飞时，从跑道上起飞爬升到跑道上方指定高度，如3000英尺，这个过程中需要飞指定的路线和爬升梯度，该路线称为起飞程序。当飞完起飞程序，需要继续沿着一条指定的路线来爬升，该路线称为离场程序，离场程序是连接跑道和高空航路的路线。同理，飞机在机场着陆时，需要从高空航路下降到跑道上方一个指定高度，这个过程需要沿着一条指定路线来下降，该路线称为进场程序。当飞机下降到跑道上空指定高度，如3000英尺，这时需要执行进近程序，进近程序是引导飞机对准跑道进行着陆的路线。进场程序和离场程序总称为终端程序。附图1为飞行阶段示意图。
15.机场和跑道是否可用，还受到航行通告的影响，例如一份航行通告，可以对机场或跑道进行临时或者长期关闭，此时就算机场和跑道已经授权可用，但是有航行通告对其进行关闭，则飞机在关闭期间是不可以在该机场做起飞、着陆或者备降运行的。此外，跑道是否可用，还受到跑道上的风速的影响，例如某条跑道要求跑道上的最大顺风＝10m/s，最大侧风＝8m/s，在运行时，如果跑道上的顺风或者侧风超过最大值，则该跑道不可用。
16.终端程序是否可用，也受到航行通告的影响，航行通告可以把终端程序进行关闭。同时终端程序还有机上设备要求，要求飞该终端程序的飞机上需要具备某些导航设备或者某些灯光设备，如果飞机上不具备这些设备，也不能使用该终端程序。
17.起飞程序和进近程序在使用时，要求满足指定的天气标准和跑道灯光、导航设备的要求。因此，起飞程序和进近程序是否可用，还受机场实际的天气情况影响，也受到跑道上灯光和导航设备实际情况的影响。例如某个进近程序要求使用时，天气标准为：能见度(vis)>＝1000米，跑道的跑道视程(rvr)>＝500米，机场上方的云高(dh)>＝60米，跑道设备为：跑道边灯、跑道中线灯、跑道入口灯，如果机场的天气情况不满足天气标准，或者跑道灯光和导航设备被航行通告关闭，则该进近程序不可用。
18.一个机场会有多条跑道，如果所有跑道都不可用，则机场也是不可用的；
19.一条跑道会有多条终端程序，如果所有终端程序都不可用，则跑道也不可用于起飞或者着陆的；
20.一条跑道会有多条起飞程序或进近程序，如果所有起飞程序或进近程序都不可用，则跑道也不可能用于起飞或者着陆。
21.综上而言，如果一架飞机所执飞的航班要选择一个机场的某条跑道进行起飞或着陆(包括目标机场和备降机场的着陆)，需要经过以下内容的检查，以确定航班在该机场的运行是否具备合法性：
22.s1、机场授权检查；
23.s2、跑道授权检查；
24.s3、机场通告检查；
25.s4、跑道通告检查；
26.s5、终端程序通告检查；
27.s6、机上设备检查；
28.s7、跑道风速风向检查；
29.s8、起飞程序或者进近程序通告检查；
30.s9、起飞程序或进近程序天气标准检查。
31.当航班所要运行的机场通过合法性检查时，航空公司才可以继续为航班制作飞行计划，以保障航班安全平稳地完成任务。
32.上述检查过程，除步骤s2、s3的执行顺序互换没有太大影响外，按照上述顺序依次执行，具有最高的检查效率。
33.本发明通过软件系统自动实现航班的机场运行合法性检查，检查过程包括如下步骤：
34.1)加载信息
35.加载检查时需要用到的数据信息；
36.2)检查机场是否已授权
37.检查机场是否已授权给该机型做起飞、着陆或者备降，如果未授权，则产生机场不可用告警，停止检查；
38.3)检查是否有一条及以上的跑道已授权
39.获取机场所有跑道信息，检查每条跑道是否有授权用于起飞或者着陆，如果全部跑道都未授权，则产生机场不可用告警，停止检查；
40.4)检查机场是否受通告关闭
41.获取机场的通告信息，检查机场在要求的运行时间范围内是否有受到通告关闭而不可用，如果有则产生机场不可用告警，停止检查；
42.5)检查跑道是否受通告关闭
43.获取所有跑道的通告信息，检查每条跑道在要求的运行时间范围内，是否有通告关闭而不可用，如果跑道关闭则弃用，留下未被关闭的跑道，如果机场的所有跑道都不可用，则机场不可用，产生机场不可用告警，停止检查；
44.6)检查终端程序是否受通告关闭
45.对经过以上检查得出的可用跑道，继续检查可用跑道上的终端程序的通告信息，检查每条终端程序是否有受到通告关闭而不可用，如果一条跑道上的所有终端程序都不可用，则跑道不可用，如果所有跑道都不可用，则机场不可用，产生机场不可用告警，停止检查；
46.7)检查飞机设备是否满足终端程序要求
47.对经以上检查得出的可用的终端程序，获取每条终端程序要求的机上设备信息，同时获取飞机上的设备信息，检查机上设备是否满足终端程序的要求，如果是，则终端程序可用，否则终端程序不可用，如果一条跑道上的所有终端程序都不可用，则跑道不可用，如果所有跑道都不可用，则机场不可用，产生机场不可用告警，停止检查；；
48.8)检查可用跑道上的风向风速是否超标
49.对经以上检查得出的可用跑道，进一步检查每条跑道上的风向风速是否超标，如果超标则跑道不可用，否则跑道可用，如果所有跑道都不可用，则机场不可用，产生机场不可用告警，停止检查；
50.9)检查可用跑道上的起飞程序或者进近程序是否受通告关闭
51.对经以上检查得出的可用跑道，进一步检查每条跑道上的起飞程序或者进近程序是否受通告关闭，如果一条跑道上的所有起飞程序或者进近程序都不可用，则跑道不可用，如果所有跑道都不可用，则机场不可用，产生机场不可用告警，停止检查；
52.10)检查可用跑道上的天气是否满足标准
53.对以上检查得出的可用跑道，进一步检查机场实际天气情况是否满足每条跑道上可用起飞程序或者进近程序的天气标准，如果满足，则起飞程序或者进近程序可用，跑道也可用，如果所有起飞程序或者进近程序都不可用，则跑道不可用，如果所有跑道都不可用，则机场不可用，产生机场不可用告警，停止检查；
54.11)产生可用提示。
55.步骤9)还包括核对起飞程序或进近程序对执飞机长资质要求的步骤。
56.步骤10)跑道天气标准检查时，每条程序的天气标准值检查还包括针对新机长的天气标准值检查。
57.有益效果：
58.本发明机场运行合法性检查方法检查全面，通过本发明方法对航班的机场运行合法性进行事先检查，能显著降低航班的年平均返航备降率。
具体实施方式
59.附图2是本发明具体实施例的机场运行合法性检查软件系统的设计流程图，主要由s1
‑
s20共20个工作步骤组成：
60.s1:加载信息
61.开始检查之前，加载检查需要用到的数据：
62.(1)飞机机尾号、飞机机型、机型顺风侧风数据、飞机机上设备列表；
63.(2)机场四字码、机场运行类型、机场授权信息、机场预计运行时刻；
64.(3)机场所有的跑道号、跑道方向、跑道授权信息、优先跑道信息、跑道顺风侧风标准；
65.(4)所有跑道的所有终端程序信息、起飞程序或者进近程序信息；
66.(5)机场通告数据、跑道通告数据、终端程序通告数据、起飞程序或进近程序通告数据；
67.(6)机场的天气预报数据；
68.s2:检查机场授权
69.获取飞机机型、机场四字码、机场运行类型，查找机场授权信息是否有对应机型的运行类型。例如：航班号＝3101，机尾号＝b30c0，机型＝a359，起飞机场＝zggg(广州),目的机场＝zbaa(北京),运行时间＝2021
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03
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01 0800
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1230，假设要检查起飞机场的合法性，此时就是检查在2021
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03
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01 0800广州是否有授权a359机型航班可起飞，如果有则说明机场授权检查通过，转步骤s4；如果没有授权，或者授权已过期，则说明该航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s3。
70.s3:产生机场不可用告警
71.因机场授权未通过检查，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
72.s4:检查跑道授权
73.如果机场可用，则继续检查机场上所有跑道的授权情况：以zggg起飞为例，查找广州所有跑道，检查在2021
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03
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01 0800是否有授权为可起飞的跑道，如果有则保存到中间表【可用跑道列表】，说明跑道授权检查通过，转步骤s6；如果所有跑道都未授权可用于起飞，或者授权已过期，则说明该航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s5；
74.s5:产生机场不可用告警
75.因跑道授权未通过检查，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
76.s6:检查机场通告
77.获取广州机场的通告数据信息，检查机场在2021
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03
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01 0800是否有受通告关闭的限制，如果没有，则说明机场通告检查通过，转步骤s8；如果有，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s7；
78.s7:产生机场不可用告警
79.因机场被通告关闭，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
80.s8:检查跑道通告
81.获取s4最终得到的【可用跑道列表】中所有跑道的通告数据信息，检查每条跑道在2021
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01 0800是否有受通告关闭的限制，如果有则把该跑道从【可用跑道列表】删除，如果每条跑道检查了通告关闭之后，【可用跑道列表】不为空，则说明机场的跑道通告检查通过，转步骤s10；如果【可用跑道列表】为空，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s9；
82.s9:产生机场不可用告警
83.因所有跑道被通告关闭，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
84.s10:检查终端程序通告
85.获取s8最终得到的【可用跑道列表】中所有跑道的终端程序信息，如果是起飞机场，则获取离场程序，如果是目的机场或者备降机场，则获取进场程序。检查获取的每条跑道的每条终端程序是否在2021
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01 0800有受通告关闭的限制，如果没有则保存到中间表【可用终端程序列表】，如果受到通告关闭，则不保存该终端程序，如果【可用跑道列表】中某条跑道的所有终端程序都不可用，则将该跑道从【可用跑道列表】中删除，最后检查【可用跑道列表】是否为空，如果不为空则说明终端程序通告检查通过，转步骤s12；如果【可用跑道列表】为空，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s11；
86.s11:产生机场不可用告警
87.因所有跑道的所有终端程序被通告关闭，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
88.s12:检查起飞程序或进近程序通告
89.获取s10最终得到的【可用跑道列表】中所有跑道的起飞程序，如果是目的机场或者备降机场，则获取进近程序。检查获取的每条跑道的每条起飞程序/进近程序是否在2021
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01 0800有受通告关闭的限制，如果没有则保存到中间表【可用起飞程序/进近程序列表】，如果受到通告关闭，则不保存该起飞程序/进近程序，如果【可用跑道列表】中某条跑道的所有起飞程序/进近程序都不可用，则将该跑道从【可用跑道列表】中删除，最后检查【可用跑道列表】是否为空，如果不为空则说明起飞程序/进近程序通告检查通过，转步骤
s14；如果【可用跑道列表】为空，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s13；
90.s13:产生机场不可用告警
91.因所有跑道的所有起飞程序/进近程序被通告关闭，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
92.s14:检查机上设备
93.获取经上述步骤最终得到的【可用跑道列表】和【可用终端程序列表】，并获取每条终端程序要求的机上设备列表，和航班的机上设备列表，检查航班的机上设备列表，判断其是否满足跑道的各条终端程序对机上设备的要求，如果不满足，则将该终端程序从【可用终端程序列表】中删除，如果【可用跑道列表】中某条跑道的所有终端程序都被删除了，则该跑道不可用，则将该跑道从【可用跑道列表】中删除，最后检查【可用跑道列表】是否为空，如果不为空则说明机上设备检查通过，转步骤s16；如果【可用跑道列表】为空，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s15；
94.s15:产生机场不可用告警
95.因所有跑道的终端程序机上设备不满足要求，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
96.s16：检查跑道风向风速
97.获取s14最终得到的【可用跑道列表】,获取列表中每条跑道的方向，获取机场在在2021
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01 0800的天气预报，取得天气预报中的风向风速，如风向＝60
°
，风＝10m/s，然后将天气预报中的风分解成为跑道上的平行的顺风和垂直的侧风，计算公式如下：
98.设wps为风速，wd为风向，rd为跑道方向；
99.侧风＝|wsp*sin(rd
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wd)|
100.顺风＝wsp*cos(rd
‑
wd)
101.例如跑道方向＝90
°
，风向＝60
°
，风＝10m/s
102.则侧风＝|10*sin(90
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60)|＝5m/s
103.顺风＝10*sin(90
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60)＝8.66m/s
104.再获取每条跑道要求的最大顺风和侧风标准，与上述计算出来的实际顺风和侧风值，如果实际的顺风或者侧风值大于标准值，则跑道上风太大，跑道不可用，将该跑道从【可用跑道列表】中删除，最后检查【可用跑道列表】是否为空，如果不为空则说明跑道风向风速检查通过，转步骤s18；如果【可用跑道列表】为空，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s17；
105.s17：产生机场不可用告警
106.因所有跑道顺风或者侧风超标准，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
107.s18：检查跑道天气标准
108.获取s16最终得到的【可用跑道列表】和可用跑道对应的【可用起飞程序/进近程序列表】，检查机场天气预报中的实际的vis/rvr/dh是否存在一个及以上的小于【可用起飞程序/进近程序列表】中每条程序的天气标准值，如果是，则实际天气不满足该起飞程序，将该起飞程序从【可用起飞程序/进近程序列表】中删除。如果【可用跑道列表】中的某条跑道的所有可用起飞程序/进近程序都被删除，则将该跑道从【可用跑道列表】中删除。最后检查【可用跑道列表】是否为空，如果不为空则说明跑道天气标准检查通过，转步骤s20；如果【可
用跑道列表】为空，则说明航班在广州起飞不具备合法性，转步骤s19；
109.例如：zggg广州机场对应的是【可用起飞程序列表】，然后获取机场在2021
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010800的天气预报。起飞程序的天气标准为能见度(vis)>＝1000米，跑道的跑道视程(rvr)>＝500米，机场上方的云高(dh)>＝60米，而天气报文的vis＝800米，rvr＝500米，dh＝60米，则说明实际天气情况不满足该起飞标准，需要弃用该天气标准；
110.s19：产生机场不可用告警
111.因所有跑道的所有天气标准不满足，产生机场不可用告警，停止检查，流程结束；
112.s20：提示机场可用
113.获取s18最终得到的【可用跑道列表】和【可用起飞程序/进近程序列表】，检查【可用跑道列表】中是否有优先跑道，如果有则优先选择该优先跑道作为最终选用的跑道，并选择一条标准数值最小的可用起飞程序/进近程序作为最终选择用的起飞程序/进近程序，并提示机场通过合法性检查。
114.另外，需要说明的是，步骤s12还包括核对起飞程序或进近程序对执飞机长资质要求的步骤，如检查机长是否有rnp资格，因为如果进近程序要求要有rnp资格的机长才能执飞，做计划时没有检查该项，实质是一种违规放行行为，造成安全隐患。rnp即所需导航性能，是指在有监视能力的空中交通环境下，划分各类空域或航路后，按类对应地规定飞机所需要的导航性能的一种全球性统一标准。rnp资格是机长具有操作飞机上的导航设备的能力的一种凭证。
115.步骤s18跑道天气标准检查时，每条程序的天气标准值检查时，加入了新机长标准的考虑。通常，同一样的机场和跑道，新机长和老机长(非新机长)的要求不一样，如果是新机长执飞，要求vis/rvr/dh的标准会更高，要求实际天气满足该标准才能让新机长执飞，以更好保证航班的安全性。本系统具体通过在每条程序的天气标准值中增加专门针对新机长的标准值，能在做计划时，发现新机长天气标准检查不通过的问题，避免临时更换机长造成的航班延误的风险。
116.上述系统的效果数据1
117.表1
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6为本系统与汉莎系统合法性检查结果的对比情况。
118.表1本系统检查广州
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海口，备降三亚、南宁的航班的合法性检查结果
119.机场运行类型检查结果zggg起飞机场检查通过，选择19号跑道的tkof redl起飞程序zjhk目的机场检查通过，选择09号跑道的cat1+dme进近程序zjsy备降机场1检查通过，选择08号跑道的cat1+dme进近程序zgnn备降机场2检查通过，选择05号跑道的cat1+dme进近程序
120.表2同一个航班，在汉莎系统的航班合法性检查结果
121.机场运行类型检查结果zggg起飞机场检查通过，选择19号跑道的tkof起飞程序zjhk目的机场检查通过，选择09号跑道的cat1dme进近程序zjsy备降机场1检查通过，选择08号跑道的cat1dme进近程序zgnn备降机场2检查通过，选择05号跑道的cat1+dme进近程序
122.表3本系统检查三亚
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武汉，备降长沙、郑州的航班的合法性检查结果
123.机场运行类型检查结果zjsy起飞机场检查通过，选择08号跑道的tkof redl起飞程序zhhh目的机场检查通过，选择04r号跑道的cat1+dme进近程序zgha备降机场1检查通过，选择36r号跑道的llzdme进近程序zhcc备降机场2检查通过，选择12r号跑道的cat1+dme进近程序
124.表4为同一个航班，在汉莎系统的航班合法性检查结果
125.机场运行类型检查结果zjsy起飞机场检查通过，选择08号跑道的tkof起飞程序zhhh目的机场检查通过，选择04r号跑道的cat1+dme进近程序zgha备降机场1检查通过，选择36r号跑道的cat1+dme进近程序zhcc备降机场2检查通过，选择12r号跑道的cat1+dme进近程序
126.表5本系统检查宁波
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大兴，备降石家庄、济南的航班的合法性检查结果
127.机场运行类型检查结果zsnb起飞机场检查通过，选择31号跑道的tkof redl起飞程序zbad目的机场检查通过，选择17r号跑道的vordme进近程序zbsj备降机场1检查通过，选择33号跑道的llzdme进近程序zsjn备降机场2检查通过，选择19号跑道的llz+dme进近程序
128.表6同一个航班，在汉莎系统的航班合法性检查结果
129.机场运行类型检查结果zsnb起飞机场检查通过，选择31号跑道的tkof起飞程序zbad目的机场检查通过，选择17r号跑道的cat1dme进近程序zbsj备降机场1检查通过，选择33号跑道的cat1+dme进近程序zsjn备降机场2检查通过，选择19号跑道的cat1dme进近程序
130.以上数据表明，本系统与当前最先进的汉莎系统的合法性检查结果基本一致，选择的跑道号也相同，只是选择的起飞程序或者进场程序有时存在差异，这可能是汉莎系统选择程序的标准与本系统有些不一样，但不影响检查结果的准确性，都在可接受的范围内。
131.效果数据2
132.自运行上面系统后，南航近些年年平均返航备降率下降1/3，即采用本系统后，基本可完全杜绝除由于旅客、临时天气、飞机故障等不可避免因素造成的返航备降外的其他约1/3的返航备降情况的发生。