基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法及系统与流程

1.本发明属于飞行管理系统技术领域，尤其涉及一种基于要求到达时间和性能预测的速求解方法及系统。

背景技术：

2.现有的空域运行管理系统即将达到容量极限，为了避免空域拥堵并减少航空运输对环境的影响，国际上正在逐步推进四维航迹运行，实现飞行过程中的定时定点的精准可控到达，因此飞行管理系统的四维飞行引导功能成为解决这一问题的关键。
3.目前飞机上安装的飞行管理系统具备飞行计划、综合导航、性能预测、飞行引导等功能，传统的飞行引导只考虑空间三维的引导，无法实现时间维度上的定时到达，因此管制指挥的时间分辨率往往高达分钟乃至10分钟级别，对空域的利用效率较低，而通过实现定时到达，可以提高到10s级别。当前主流飞行管理系统的性能预测能力，可以基于飞机当前的飞行计划、速度计划表，和全过程的气象风场预测信息，计算飞行计划中各个航路点的预计到达时间eta。为了实现定时到达，部分算法通过要求定时到达的航路点的要求到达时间(rta，required time of arrival)和此航路点的预计到达时间eta的时间差，输入到pid反馈控制器消除时间差，来实现定时到达，此类方法的定时到达控制完全独立于飞机性能要求，只用误差反馈方法消除时间误差实现定时到达，使得整个定时到达过程中的速度趋于一致，无法实现飞机既满足定时到达，又满足速度按照性能指标优化的要求。
4.综上所述，实现飞机的定时到达是未来飞机普遍具备的基本能力，而在实现定时到达过程中，也需要同时考虑满足飞机性能指标最优化的需求。。

技术实现要素：

5.本发明技术方案针对背景技术中的问题，提供一种基于要求到达时间和性能预测的速求解方法及系统，不同于一般的pid反馈控制方法，此方法是一个迭代求解的过程。在飞机开始要求定时到达的位置到定时到达航路点之间的所有航段，将原有性能计算的满足性能指标优化要求的速度计划表作为初值，重新调整各个航段的速度，计算一个速度计划表，使得此速度计划表输入到性能预测模块计算得到定时到达航路点的eta，等于要求的rta或者相应的精度范围内。因为实际飞行过程中的气象风场和预测的气象风场不一致等原因造成eta预测不准确导致的定时到达解算的速度计划表需要按周期更新，直到飞机到达定时到达航路点。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
7.技术方案一：
8.一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，所述方法包括：
9.s1，在飞机开始要求定时到达的位置到定时到达航路点之间的所有航段，将原有速度计划表作为初值；
10.s2，确定速度调整比例系数，按所述速度调整比例系数统一调整原有速度计划表
中的速度；
11.s3，周期更新从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表，周期更新频率随着飞机到定时到达航路点的距离或时间的增大而减小，直到飞机到达定时到达航路点。
12.本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
13.(1)s1具体为：
14.s11，飞行机组选择相应的飞行计划，飞管系统根据飞行机组的选择将飞行机组选择的飞行程序从导航数据库中解析出来，获得要执行的飞行计划；
15.s12，飞管系统根据所选的飞行计划，解析出全飞行过程的连续可飞的航段组合，使飞机能沿着解析出的航段组合飞行，其中飞行航段不仅包含水平轨迹信息，也包含垂直的速度高度信息；
16.s13，获取性能管理模块优化的从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表v
p
作为初值。
17.(2)s2中，确定速度调整比例系数具体为：
18.s21，将确定速度调整比例系数k的问题转化为一个一元连续函数f(k)＝f(kv
p
)-rta＝0迭代求根的问题，rta为要求到达时间，eta为预计到达时间；
19.s22，确定速度调整的最大值v
max
和最小值v
min
，确定最大的速度调整比例系数和最小的速度调整比例系数
20.s23，将最大的速度调整比例系数k
max
和最小的速度调整比例系数k
min
，输入到求根函数f(k)，则一元连续函数f(k)＝f(kv
p
)-rta＝0存在解的条件是f(k
max
)≤0且f(k
min
)≥0；
21.s24，如果所述一元连续函数有解，则需要对该一元连续函数采用逆二次插值法求解速度调整比例系数k；
22.s25，如果所述一元连续函数无解，则需要判断一元连续函数f(k)的边界值是否在定时到达精度范围内：
23.|f(k
min
)|≤δeta或者|f(k
max
)|≤δeta
24.其中，δeta为预设的定时到达精度；
25.s26，如果一元连续函数f(k)的边界值不在定时到达精度范围内，则定时到达功能需要向机组人员给出无法定时到达的消息；
26.s27，如果一元连续函数f(k)的边界值在定时到达精度范围内，则使用二分法求解速度调整比例系数k。
27.(3)s24，逆二次插值法求得速度调整比例系数k具体为：
28.(a)以y为自变量，设置初值，依次使用最大速度调整比例系数k
i-2
＝k
max
、最小速度调整比例系数ki＝k
min
，以及k
i-1
＝1，通过这三个点确定的二次函数为：
[0029][0030]
(b)令y＝0计算得到新的速度调整比例系数k
i+1
：
[0031][0032]
如果计算的k
i+1
在所需精度范围内，即|k
i+1-ki|≤ε，则经过调整后的速度计划表能够准确实现定时到达；
[0033]
(c)当满足这个条件时，需要终止迭代并返回k
i+1vp
作为新的速度计划表；否则需要判断是否超过最大的迭代次数，如果没有超过最大的迭代次数，需要继续迭代查速度调整比例系数，如果超过了最大迭代次数，则不能继续在本结算周期内继续求解。
[0034]
(4)步骤(c)中，如果超过了最大迭代次数，则不能继续在本结算周期内继续求解，此时：
[0035]
需要判断此调整系数是否满足定时到达精度范围，即|f(k
i+1
)|≤δeta，如果满足需要终止迭代并返回k
i+1vp
作为新的速度计划表，如果不满足则将最后解算的比例系数作为下一个周期迭代的初始值来进行继续迭代。
[0036]
(5)s27中，使用二分法求解速度调整比例系数具体为：
[0037]
(a)如果满足|f(k
min
)|≤δeta，那么k
max
＝(k
min
+k
max
)/2；
[0038]
(b)如果满足|f(k
max
)|≤δeta，那么k
min
＝(k
min
+k
max
)/2；
[0039]
(c)如果计算的k
min
和k
max
在所需精度范围内，即|k
max-k
min
|≤ε，则经过调整后的速度计划表能够在精度要求范围内实现定时到达；
[0040]
当满足这个条件时，需要终止迭代并返回k
minvp
或者k
maxvp
作为新的速度计划表，否则需要判断是否超过最大的迭代次数，如果没有超过最大的迭代次数，需要根据新的系数范围边界判断边界是否超过精度要求限制，如果超过了最大迭代次数，需要向机组人员给出无法定时到达的消息。
[0041]
(6)s3中，周期更新频率f和飞机到定时到达航路点的距离d或者时间t有关：
[0042]
或者
[0043]
其中，pd为和飞机当前位置到定时到达航路点距离相关的比例系数，p
t
为和飞机当前位置到定时到达航路点时间相关的比例系数。
[0044]
技术方案二：
[0045]
一种基于要求到达时间和性能预测的速求解系统，飞行管理系统包含飞行计划功
能、性能管理功能、飞行引导功能、定时到达功能；
[0046]
飞行计划功能的航段解析功能将飞行机组选择的飞行程序从导航数据库中解析出来，并计算出全飞行过程的连续可飞的航段组合，使飞机能沿着解析出的航段组合飞行，其中飞行航段不仅包含水平轨迹信息，也包含垂直的速度高度信息；其中的垂直速度信息为导航数据库中的航路点速度限制，此垂直速度信息将发送给性能管理功能模块，经过性能优化，得到满足性能指标要求的速度计划表信息，此信息将作为速度计划表初值发送给定时到达功能模块的速度计划表迭代解算功能模块，用于迭代计算满足定时到达的速度计划表；
[0047]
飞行机组人员根据空管人员要求，对航路点施加rta要求，定时到达功能模块基于rta要求和速度计划表初值，将调整后的速度计划表经过性能预测功能模块算出基于调整速度计划表的航路点eta返回给定时到达功能模块，用于迭代解算使得eta和rta要求趋于一致，其中，性能预测功能模块在计算航路点eta过程中需要用到气象风场预测信息；
[0048]
在完成迭代解算速度计划表后需要将此速度计划表发给垂直引导功能模块用于实施垂直引导，垂直引导功能模块将引导飞机按照计划的速度飞行，实现定时到达。
[0049]
本发明技术方案提供的一种基于要求到达时间和飞行管理系统性能预测功能，求解速度计划表的方法，当前初始四维航迹运行过程中，地面空管人员往往会要求飞机在规定时间内精准到达某个航路点，飞行机组人员根据空管要求对飞行计划的某个航路点施加rta约束，本发明会自动为飞机当前位置到定时到达航路点之间的所有飞行计划航段周期计算一个速度计划表，使得满足定时到达的要求，而在实现定时到达过程中，本发明也同时考虑满足飞机性能指标优化和航段速度限制的需求。在飞机开始要求定时到达的位置到定时到达航路点之间的所有航段，将原有性能计算的满足性能指标优化要求的速度计划表作为初值，重新调整各个航段的速度，迭代计算一个速度计划表，使得此速度计划表输入到性能预测模块计算得到定时到达航路点的eta，等于要求的rta或者相应的精度范围内。因为实际飞行过程中的气象风场和预测的气象风场不一致等原因造成eta预测不准确导致的定时到达解算的速度计划表需要按周期更新，而更新频率会随着飞机距离定时到达航路点的距离增大而减小，直到飞机到达定时到达航路点。
附图说明
[0050]
图1为本发明用于迭代计算满足定时到达要求的速度计划表的功能框图；
[0051]
图2为本发明用于迭代计算满足定时到达要求的速度计划表的流程图。
具体实施方式
[0052]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0053]
本发明实施例提供一种基于要求到达时间和飞行管理系统性能预测功能，求解速度计划表的方法，其中要求到达时间(rta,required time of arrival)是空管或飞行计划中要求飞机按照飞行计划定时到达某航路点的时间要求，飞行管理系统性能预测功能会基于当前的飞行计划、速度计划表，和全过程的气象风场预测信息，计算飞机当前位置到飞行
计划中各个航路点的预计到达时间(eta,estimated time of arrival),求解的速度计划表指的是从飞机当前位置到要求定时达到航路点所有航段的速度计划，通过迭代求解速度计划表可以实现全飞行阶段的定时到达，而且能满足飞机性能和航路速度限制对速度优化的需求。所述求解速度计划表的方法的过程为：
[0054]
在飞机开始要求定时到达的位置到定时到达航路点之间的所有航段；
[0055]
将原有飞行管理系统性能计算的满足性能指标优化要求的速度计划表作为初值；
[0056]
统一按比例调整飞机当前位置到要求定时到达航路点之间各个航段的速度；速度计划表调整不包括含有特定速度限制的航段；
[0057]
对于能够精确求解使得定时到达航路点的eta，等于要求的rta，采用逆二次插值法迭代求解速度计划表，使得此速度计划表输入到性能预测模块计算得到定时到达航路点的eta等于要求的rta。
[0058]
对于不满足定时到达航路点的eta，等于要求的rta，但是在要求rta的精度范围内，则采用二分法求解速度计划表，使得此速度计划表输入到性能预测模块计算得到定时到达航路点的eta在要求rta的精度范围内。
[0059]
本方法需要按周期更新从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表，更新频率会随着飞机到定时到达航路点的距离/时间的增大而减小，直到飞机到达定时到达航路点。
[0060]
所述的求解速度计划表的方法，适用于全飞行阶段定时到达的要求，包括起飞、爬升、巡航、下降和进近着陆阶段等。在求解速度计划表的过程中，每一次迭代都可以基于飞管系统性能预测功能，包括起飞预测、爬升预测、巡航预测、下降和进近着陆预测功能，计算要求定时到达航路点的预测到达时间eta，并通过迭代调整速度计划表使得此速度计划表输入到性能预测模块计算得到定时到达航路点的eta，等于要求的rta或者相应的精度范围内。
[0061]
所述的求解速度计划表的方法，在满足定时到达要求基础上，充分考虑性能优化需求。通过将飞管性能预功能计算的飞机当前位置到定时到达航路点之间的所有航段的按照性能指标优化的速度计划表作为初值，在此基础上去统一按比例调整速度，而不只是为了满足定时到达需求将飞机当前位置到定时到达航路点之间的所有航段的速度统一调整为相同的速度。
[0062]
所述的求解速度计划表的方法，采用统一按比例调整飞机当前位置到要求定时到达航路点之间各个航段的速度，而不是分别调整每个航段的速度。此方法将一个多元连续函数求根的问题简化为一个一元连续函数求根的问题，避免了多元连续函数求解造成机载计算机算力不足的问题。
[0063]
所述的求解速度计划表的方法，如果在调整速度最大边界和最小边界之间存在速度调整方案使得定时到达航路点的eta等于相应的rta的情况，则根据性能优化的速度计划表和优化速度的最大边界和最小边界作为初值，利用逆二次插值法求解调整比例系数进而得到调整的后的速度计划表，此速度计划表可以满足输入到飞管性能预测功能后得到的定时到达航路点的eta等于相应的rta，从而实现精确定时到达的要求。
[0064]
所述的求解速度计划表的方法，如果在调整速度最大边界和最小边界之间不存在速度调整方案使得定时到达航路点的eta等于相应的rta的情况但是存在定时到达航路点
的eta在相应rta精度范围内的情况下，根据性能优化的速度计划表和优化速度的最大边界和最小边界作为初值，利用二分法调整比例系数进而得到调整的后的速度计划表，此速度计划表可以满足输入到飞管性能预测功能后得到的定时到达航路点的eta在相应rta精度范围内的情况下，从而尽可能在要求的精度范围内实现定时到达的要求。
[0065]
所述的求解速度计划表的方法，为了避免因为实际飞行过程中的气象风场和预测的气象风场不一致等原因造成eta预测不准确从而不能实现精准定时到达，因此本发明方法会按周期更新从飞机当前位置到要求定时到达航路点的调整速度计划表，直到飞机到达定时到达航路点。而且更新频率会随着飞机距离定时到达航路点的距离增大而减小，利用此种方法可以在保证精确定时到达的前提上，尽可能减少因为速度指令频繁变化对飞机发动机和乘客舒适度造成的不利影响。
[0066]
如图1为本发明用于迭代计算满足定时到达要求的速度计划表的功能框图，说明了本方法涉及的飞管系统功能模块和数据交互。
[0067]
飞行管理系统包含飞行计划功能模块、性能管理功能模块、飞行引导功能模块等，这些功能模块综合作用实现飞机的定时到达功能。飞行计划功能模块的航段解析功能模块101将飞行机组选择的飞行程序从导航数据库中解析出来，并计算出全飞行过程的连续可飞的航段组合，使飞机能沿着解析出的航段组合飞行，其中飞行航段不仅包含水平轨迹信息，也包含垂直的速度高度信息。其中的垂直速度信息102为导航数据库中的航路点速度限制，此垂直速度信息将发送给性能管理功能模块，经过性能优化103，得到满足性能指标要求的速度计划表信息，此信息将作为速度计划表初值104发送给定时到达功能模块的速度计划表迭代解算功能模块105，用于迭代计算满足定时到达的速度计划表。飞行机组人员根据空管人员要求，对航路点施加rta要求106，定时到达功能模块基于rta要求和速度计划表初值，将调整后的速度计划表107经过性能预测功能模块108算出基于调整速度计划表的航路点eta109返回给定时到达功能模块，用于迭代解算使得eta和rta要求趋于一致，其中，性能预测功能模块在计算航路点eta过程中需要用到气象风场预测信息110提高预测精度。在完成迭代解算速度计划表后需要将此速度计划表111发给垂直引导功能模块用于实施垂直引导，垂直引导功能模块将引导飞机按照计划的速度飞行，实现定时到达。
[0068]
如图2为本发明用于迭代计算满足定时到达要求的速度计划表的流程图，说明了本发明方法基于飞机要求到达时间和性能预测求解速度计划表的流程方法。
[0069]
1、飞行机组选择相应的飞行计划，飞管系统根据飞行机组的选择将飞行机组选择的飞行程序从导航数据库中解析出来，获得要执行的飞行计划。
[0070]
2、飞管系统根据所选的飞行计划，解析出全飞行过程的连续可飞的航段组合，使飞机能沿着解析出的航段组合飞行，其中飞行航段不仅包含水平轨迹信息，也包含垂直的速度高度信息。
[0071]
3、获取性能管理模块优化的从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表v
p
。此速度计划表v
p
考虑了飞行计划的速度要求，和飞行员指定的性能模式如经济速度模式、等速模式等的性能优化，是性能管理功能速度优化函数g(v)按照指标优化的结果；
[0072]
4、考虑飞行机组是否对飞行计划中的航路点有rta的要求。如果没有rta要求，则直接将此速度计划表v
p
输出，作用于飞机速度引导；如果有rta要求，则需要调整飞机当前
位置和rta点之间飞行计划的速度计划表v
p
。基于调整后的速度计划表vm的性能管理功能函数f(v)预测出的eta需要等于rta，而计算速度计划表vm的过程是一个多元连续函数迭代求根的过程，由于性能管理功能的速度优化函数g(v)和预测函数f(v)求解比较消耗算力且在迭代计算过程中会多次调用，为了避免对机载计算机造成过大的工作负荷，因此以速度调整比例系数k，统一调整飞机当前位置和rta点之间飞行计划的速度计划表v
p
，将此问题转化为一个一元连续函数f(k)＝f(kv
p
)-rta＝0迭代求根的问题，具体步骤如下：
[0073]
(a)确定速度调整比例系数的最大值和最小值，需要先确定速度调整的最大速度v
max
，最小速度v
min
，继而可以确定最大的速度调整比例系数和最小的速度调整比例系数最大速度和最小速度需要考虑飞机性能、飞行计划速度限制和空域速度限制等条件。
[0074]
(b)需要判断在速度范围内是否存在比例系数k的解。将最大的速度调整比例系数k
max
和最小的速度调整比例系数k
min
，输入到求根函数f(k)，则存在解的条件是f(k
max
)≤0且f(k
min
)≥0。
[0075]
(c)如果有解，则需要对于一个连续函数y＝f(k)＝0迭代求根。这里采用逆二次插值法，以y为自变量，设置初值，依次使用最大速度调整比例系数k
i-2
＝k
max
、最小速度调整比例系数ki＝k
min
和k
i-1
＝1，通过这三个点确定的二次函数为
[0076][0077]
令y＝0计算得到新的速度调整比例系数k
i+1
：
[0078][0079]
如果计算的k
i+1
在所需精度范围内，即|k
i+1-ki|≤ε，则经过调整后的速度计划表能够准确实现定时到达。当满足这个条件时，需要终止迭代并返回k
i+1vp
作为新的速度计划表。否则需要判断是否超过最大的迭代次数，如果没有超过最大的迭代次数，需要设置i＝i+1继续迭代查速度调整比例系数。如果超过了最大迭代次数，则不能继续在本结算周期内继续求解。由于此种情况下是必定有解的，超过最大迭代次数的解算会对本周期内其他部分功能造成影响，影响解算的实时性。因此首先需要判断此调整系数是否满足定时到达精度范围，即|f(k
i+1
)|≤δeta，一般δeta在巡航段是30s，在终端区为10s。如果满足需要
终止迭代并返回k
i+1vp
作为新的速度计划表，如果不满足则可以将最后解算的比例系数作为下一个周期迭代的初始值来进行继续迭代。
[0080]
(d)如果无解，则需要判断边界值是否在定时到达精度范围内，即
[0081]
|f(k
min
)|≤δeta
[0082]
or
[0083]
|f(k
max
)|≤δeta
[0084]
如果不满足上面的条件，则无解，定时到达功能需要向机组人员给出无法定时到达的消息，即向飞行机组人员提示“rta unable”的消息。如果满足上面的条件，则需要使用二分法求解新的边界范围，如果满足|f(k
min
)|≤δeta，那么k
max
＝(k
min
+k
max
)/2；如果足|f(k
max
)|≤δeta，那么k
min
＝(k
min
+k
max
)/2。
[0085]
如果计算的k
min
和k
max
在所需精度范围内，即|k
max-k
min
|≤ε，则经过调整后的速度计划表能够在精度要求范围内实现定时到达。当满足这个条件时，需要终止迭代并返回k
minvp
或者k
maxvp
作为新的速度计划表。否则需要判断是否超过最大的迭代次数，如果没有超过最大的迭代次数，需要根据新的系数范围边界判断边界是否超过精度要求限制。如果超过了最大迭代次数，需要向机组人员给出无法定时到达的消息，即向飞行机组人员提示“rta unable”的消息。
[0086]
(e)按周期输出速度计划表作为垂直引导的指令，其中，周期输出的频率f和飞机到定时到达航路点的距离d/时间t有关，即
[0087]
或者
[0088]
其中pd为和飞机当前位置到定时到达航路点距离相关的比例系数，p
t
为和飞机当前位置到定时到达航路点时间相关的比例系数，周期更新的频率收到范围限制，即f
min
≤f≤f
max
，防止更新的频率过大或者过小。周期更新可以避免因为实际飞行过程中的气象风场和预测的气象风场不一致等原因造成eta预测不准确从而不能实现精准定时到达，而更新频率会随着飞机距离定时到达航路点的距离增大而减小，可以在保证精确定时到达的前提上，尽可能减少因为速度指令频繁变化对飞机发动机和乘客舒适度造成的不利影响。
[0089]
本发明提供了一种可以在飞机全飞行阶段中实现精准定时定点到达的方法，可以满足4d航迹运行需要，提高空中管制效率和空域利用率；
[0090]
此外在实现定时定点到达的过程中，充分考虑了飞机本身性能速度优化的要求，在各个航段本身性能优化速度的基础上去进行速度调整，减少飞行运行成本，减轻机组工作负担；
[0091]
因为考虑到了航路和飞行计划的速度限制，飞机在通过调整速度计划表实现定时到达过程中，同时也满足附加的速度限制需要，使得定时到达满足多种约束需要，场景适应性和功能扩展性更强。
[0092]
本发明方法会按周期更新从飞机当前位置到要求定时到达航路点的调整速度计划表，直到飞机到达定时到达航路点，避免因为实际飞行过程中的气象风场和预测的气象风场不一致等原因造成eta预测不准确从而不能实现精准定时到达，而且更新频率会随着飞机距离定时到达航路点的距离增大而减小，利用此种方法可以在保证精确定时到达的前提上，尽可能减少因为速度指令频繁变化对飞机发动机和乘客舒适度造成的不利影响。
[0093]
本发明充分利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点，提出了迭代求解速度计划表的方法，更适于当前综合航电架构下机载计算机的处理。
[0094]
上面对本发明技术方案的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

1.一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，所述方法包括：s1，在飞机开始要求定时到达的位置到定时到达航路点之间的所有航段，将原有速度计划表作为初值；s2，确定速度调整比例系数，按所述速度调整比例系数统一调整原有速度计划表中的速度；s3，周期更新从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表，周期更新频率随着飞机到定时到达航路点的距离或时间的增大而减小，直到飞机到达定时到达航路点。2.根据权利要求1所述的一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，s1具体为：s11，飞行机组选择相应的飞行计划，飞管系统根据飞行机组的选择将飞行机组选择的飞行程序从导航数据库中解析出来，获得要执行的飞行计划；s12，飞管系统根据所选的飞行计划，解析出全飞行过程的连续可飞的航段组合，使飞机能沿着解析出的航段组合飞行，其中飞行航段不仅包含水平轨迹信息，也包含垂直的速度高度信息；s13，获取性能管理模块优化的从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表v
p
作为初值。3.根据权利要求1所述的一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，s2中，确定速度调整比例系数具体为：s21，将确定速度调整比例系数k的问题转化为一个一元连续函数f(k)＝f(kv
p
)-rta＝0迭代求根的问题，rta为要求到达时间，eta为预计到达时间；s22，确定速度调整的最大值v
max
和最小值v
min
，确定最大的速度调整比例系数和最小的速度调整比例系数s23，将最大的速度调整比例系数k
max
和最小的速度调整比例系数k
min
，输入到求根函数f(k)，则一元连续函数f(k)＝f(kv
p
)-rta＝0存在解的条件是f(k
max
)≤0且f(k
min
)≥0；s24，如果所述一元连续函数有解，则需要对该一元连续函数采用逆二次插值法求解速度调整比例系数k；s25，如果所述一元连续函数无解，则需要判断一元连续函数f(k)的边界值是否在定时到达精度范围内：|f(k
min
)|≤δeta或者|f(k
max
)|≤δeta其中，δeta为预设的定时到达精度；s26，如果一元连续函数f(k)的边界值不在定时到达精度范围内，则定时到达功能需要向机组人员给出无法定时到达的消息；s27，如果一元连续函数f(k)的边界值在定时到达精度范围内，则使用二分法求解速度调整比例系数k。4.根据权利要求3所述的一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，s24，逆二次插值法求得速度调整比例系数k具体为：
(a)以y为自变量，设置初值，依次使用最大速度调整比例系数k
i-2
＝k
max
、最小速度调整比例系数k
i
＝k
min
，以及k
i-1
＝1，通过这三个点确定的二次函数为：(b)令y＝0计算得到新的速度调整比例系数k
i+1
：如果计算的k
i+1
在所需精度范围内，即|k
i+1-k
i
|≤ε，则经过调整后的速度计划表能够准确实现定时到达；(c)当满足这个条件时，需要终止迭代并返回k
i+1vp
作为新的速度计划表；否则需要判断是否超过最大的迭代次数，如果没有超过最大的迭代次数，需要继续迭代查速度调整比例系数，如果超过了最大迭代次数，则不能继续在本结算周期内继续求解。5.根据权利要求4所述的一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，步骤(c)中，如果超过了最大迭代次数，则不能继续在本结算周期内继续求解，此时：需要判断此调整系数是否满足定时到达精度范围，即|f(k
i+1
)|≤δeta，如果满足需要终止迭代并返回k
i+1vp
作为新的速度计划表，如果不满足则将最后解算的比例系数作为下一个周期迭代的初始值来进行继续迭代。6.根据权利要求3所述的一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，s27中，使用二分法求解速度调整比例系数具体为：(a)如果满足|f(k
min
)|≤δeta，那么k
max
＝(k
min
+k
max
)/2；(b)如果满足|f(k
max
)|≤δeta，那么k
min
＝(k
min
+k
max
)/2；(c)如果计算的k
min
和k
max
在所需精度范围内，即|k
max-k
min
|≤ε，则经过调整后的速度计划表能够在精度要求范围内实现定时到达；当满足这个条件时，需要终止迭代并返回k
minvp
或者k
maxvp
作为新的速度计划表，否则需要判断是否超过最大的迭代次数，如果没有超过最大的迭代次数，需要根据新的系数范围边界判断边界是否超过精度要求限制，如果超过了最大迭代次数，需要向机组人员给出无法定时到达的消息。7.根据权利要求1所述的一种基于要求到达时间和性能预测的速度求解方法，其特征在于，s3中，周期更新频率f和飞机到定时到达航路点的距离d或者时间t有关：或者
其中，p
d
为和飞机当前位置到定时到达航路点距离相关的比例系数，p
t
为和飞机当前位置到定时到达航路点时间相关的比例系数。8.一种基于要求到达时间和性能预测的速求解系统，其特征在于，飞行管理系统包含飞行计划功能、性能管理功能、飞行引导功能、定时到达功能；飞行计划功能的航段解析功能将飞行机组选择的飞行程序从导航数据库中解析出来，并计算出全飞行过程的连续可飞的航段组合，使飞机能沿着解析出的航段组合飞行，其中飞行航段不仅包含水平轨迹信息，也包含垂直的速度高度信息；其中的垂直速度信息为导航数据库中的航路点速度限制，此垂直速度信息将发送给性能管理功能模块，经过性能优化，得到满足性能指标要求的速度计划表信息，此信息将作为速度计划表初值发送给定时到达功能模块的速度计划表迭代解算功能模块，用于迭代计算满足定时到达的速度计划表；飞行机组人员根据空管人员要求，对航路点施加rta要求，定时到达功能模块基于rta要求和速度计划表初值，将调整后的速度计划表经过性能预测功能模块算出基于调整速度计划表的航路点eta返回给定时到达功能模块，用于迭代解算使得eta和rta要求趋于一致，其中，性能预测功能模块在计算航路点eta过程中需要用到气象风场预测信息；在完成迭代解算速度计划表后需要将此速度计划表发给垂直引导功能模块用于实施垂直引导，垂直引导功能模块将引导飞机按照计划的速度飞行，实现定时到达。

技术总结

本发明属于飞行管理系统技术领域，公开了一种基于要求到达时间和性能预测的速求解方法及系统，包括：S1，在飞机开始要求定时到达的位置到定时到达航路点之间的所有航段，将原有速度计划表作为初值；S2，确定速度调整比例系数，按所述速度调整比例系数统一调整原有速度计划表中的速度；S3，周期更新从飞机当前位置到定时到达航路点之间所有航段的速度计划表，周期更新频率随着飞机到定时到达航路点的距离或时间的增大而减小，直到飞机到达定时到达航路点。通过迭代求解速度计划表可以实现全飞行阶段的定时到达，而且能满足飞机性能和航路速度限制对速度优化的需求。速度限制对速度优化的需求。速度限制对速度优化的需求。