航空器油耗计算系统_CN109785462A

其中 ，Ri ，1+1为Ai到Ai+1的高度变化率 ，HPi+1和HPi为Ai和Ai+1时的飞行高度 ，RCmin和RDmin分 别为最小上升率和最小下降率设定值，且均为正数。
10 .如权利要求9所述的航空器油耗计算系统 ，其特征在于，CCD阶段燃油流量计算单
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பைடு நூலகம்
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TFDEP＝TFTaxiOut+TFClimbout+TFTakeoff ，TFARR＝TFApproach+TFTaxiIn TFLTo＝TFDEP+TFARR。 8 .如权利要求7所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，CCD阶段燃油消耗量计算模 块包括： 飞行状态识别单元，适于根据CCD阶段内的航空器ADS-B飞行轨迹数据中的飞行高度及 其变化对记录点Ai进行飞行状态识别，飞行状态分为飞行过程PHSi和气动构型CFGi； 真空速计算单元，适于依据航路高空气象观测资料数据中读取对应时段内航空器ADSB飞行轨迹中每一个记录点Ai所在位置和所在飞行高度上的风速WSi和风向WDi结合航空器 的地速GSi和磁航向MHi，结合航空器的地速GSi和磁航向MHi计算出真空速TASi； CCD阶段燃 油流量计算单元 ，适于对CCD阶段内每一个ADS-B飞行轨迹记录点Ai ，根据飞 行状态飞行过程PHSi、气动构型CFGi和真空速TASi，利用BADA性能模型(AircraftPermance Model ，APM) 和对应机型数据计算出航空器在记录点Ai时的 升力系数CL ，i、阻 力系数CD ，i、阻 力Di和推力Ti，最后由Ti结合PHSi和CFGi由发动机性能模型得到燃油流量FFi； CCD阶段燃消耗量计算单元，适于计算Ai到Ai+1航空器的耗油量为TFi，再求出整个CCD阶 段内航空器的燃油消耗量TFCCD。 9 .如权利要求8所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，飞行状态识别单元，适于根 据CCD阶段内的航空器ADS-B飞行轨迹数据中的飞行高度及其变化对记录点Ai进行飞行状 态识别，飞行状态分为飞行过程PHSi和气动构型CFG，即： 其中飞行过程PHSi分为上升CLIMB、下降DESCENT和平飞LEVEL三种，气动构型CFGi分为 光滑构型CLEAN和进近构型APPROACH； 对记录点Ai，其飞行过程PHSi和气动构型CFGi的识别过程为：
TFTaxiOut＝FFTaxi·TIMTaxiOut，TFTaxiIn＝FFTaxi·TIMTaxiIn TFTakeoff＝FFTakeoff·TIMTakeoff ，TFClimbout＝FFClimbout·TIMClimbout TFApproach＝FFApproach·TIMApproach
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元，适于对CCD阶段内每一个ADS-B飞行轨迹记录点Ai，根据飞行状态飞行过程PHSi、气动构 型CFGi和真空速TASi，利用BADA性能模型(AircraftPermance Model，APM)和对应机型数据 计算出航空器在记录点Ai时的 升力系数CL ，i、阻 力系数CD ，i、阻 力Di 和推力Ti ，最后由 Ti结合 PHSi和CFGi由发动机性能模型得到燃油流量FFi，即
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不属于LTODEP和LTOARR阶段的轨迹点，则归属于CCD阶段。 4 .如权利要求3所述的航空器油耗计算系统 ，其特征在于，所述燃油流量确定模块包 括： 数据库调取单元，适于获取数据库中航班基本信息、航班关键时刻、航空器基本信息和 航班ADS-B飞行轨迹数据； 燃油流量确定单元，适于根据航空器机型与EEDB发动机型号关联信息将该航班所执飞 航空器的机型与发动机型号进行关联，以确定该航空器在滑行模式、起飞模式、爬出模式和 进近着陆模式下的燃油流量。 5 .如权利要求4所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，LTO阶段燃油消耗量计算模 块包括： 时间计算单元 ，适于计算LTO阶段内的爬出模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间 TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和滑入模式时间TIMTaxiIn； 燃油消耗量计算单元，适于依据模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出 模式时间TIMTaxiOut和滑入模式时间TIMTaxiIn以及LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段的燃油消 耗量。 6 .如权利要求5所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，时间计算单元，适于计算LTO 阶段内的爬出模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和 滑入模式时间TIMTaxiIn，即： 依据最后一个起飞机场LTO阶 段的 轨迹点ADEP ，Last 和第一个CCD阶 段的 轨迹点ACCD ，First ， 使用线性插值方法计算出航空器在起飞机场上空3000英尺高度时的时间MTimeDEP，AGL3000，然 后结合ATOT和起飞所花时间TIMTakeoff ，计算出航空器在起飞机场LTO阶段内的 爬出过程所 花时间TIMClimbout，即
TIMClimbout＝MTimeDEP，AGL3000-ATOT-TIMTakeoff ； 依据第一个目 标机场LTO阶 段的 轨迹点AARR ，First 和最后一个CCD阶 段的 轨迹点ACCD ，Last ， 使用线性插值方法计算出航空器在目标机场上空3000英尺高度时的时间MTimeARR，AGL3000，然 后结合ALDT计算出航空器在目标机场LTO阶段内的进近过程所花时间TIMApproach，即：
(74)专利代理机构 南京中高专利代理有限公司 32333
代理人 祝进
(51)Int .Cl . G07C 5/08(2006 .01) G06F 16/22(2019 .01) G06F 16/2455(2019 .01)
(10)申请公布号 CN 109785462 A (43)申请公布日 2019.05.21
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依据ICAO EEDB中的滑行模式、起飞模式、爬出模式和进近着陆模式中发动机燃油消耗 率 F F Ta x i 、F F Ta k e of f 、F F C l i m bo u t 和F F A p p r oa c h 与计 算 得 出的 T I M Ta x i O u t 、T I M Ta x i I n 、T I M C l i m bo u t 和 TIMApproach ，以 及起飞所 用时间TIMTakeoff ，计算得到航空器在这些过程中的燃油消耗量 TFTaxi、TFTakeoff、TFClimbout和TFApproach；最后可得到LTO阶段燃油消耗量TFDEP、TFARR和TFLT0，即：
其中Ci ，i+1为Ai到Ai+1的 TAS变化率 ，CD0 ，AP ，CD2 ，AP ，CD0 ，AR 和CD2 ，CR为航空器机型阻 力系数参 数 ，mi为Ai上航空器重量 ，ρi为Ai高 度上的 大气密度 ，S为航空器机翼总面积 ，g为重 力加速 度，Cf1、Cf2、Cf3、Cf4和Cfcr为燃油流量系数。
其中 ，MTime_i表示第i个ADS-B记录点上的监视时刻 ，HP_i表示第i个ADS-B记录点上的 气压高度，ATOT表示实际起飞时间；
从An到A0进行降序循环，对每一个轨迹点Ai，如果满足以下条件，则Ai归属为目标机场的 LTOARR阶段：
其中，ALDT表示实际落地时间；
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( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910056945 .8
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 南京航空航天大学 地址 210000 江苏省南京市秦淮区御道街 29号
(72)发明人 王兵 毛继志 谢华 李杰 袁立罡 张颖 陈海燕
( 54 )发明 名称 航空器油耗计算系统
( 57 )摘要 本发明涉及一种航空器油耗计算系统包括：
数据库数据存入模块 ，适于获取数据信息 ，存入 数据库 ；航班运行 划分模块 ，适于通过航班时 刻 信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班 运行分为两个阶段 ：LTO阶段 和CCD阶段 ；燃 油流 量确定模块，适于依据数据信息确定每个阶段的 燃 油流量 ；LTO阶 段燃 油消耗量计算模块适于依 据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量； CCD阶段燃油消耗量计算模块，适于依据CCD阶段 的 燃 油流量计算CCD阶 段燃 油消耗量 ；航班运行 燃油消耗量计算模块，适于根据LTO阶段和CCD阶 段的燃油流量，计算出航班整个运行过程的燃油 消耗量TF。可计算航班完整运行过程的 总油耗 ， 并且可根据阶段划分算出各个阶段内的油耗，以 便于阶段性分析与统计方面的需要。
TIMApproach＝ALDT-MTimeARR，3000； 滑出模式和滑入模式时间可直接由AOBT、ATOT、ALDT和AIBT得到，即： TIMTaxiOut＝ATOT-AOBT，TIMTaxiIn＝AIBT-ALDT； 其中 ，AOBT ，表示实际 撤轮档时间 ，ATOT ，表示实际 起飞时间 ，ALDT ，表示实际 落地时间 ， AIBT，表示实际挡轮档时间，依据航班历史时刻信息得出。 7 .如权利要求6所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，燃油消耗量计算单元，适于 依据模式时间TIMClimbout、进近着陆模式时间TIMApproach、滑出模式时间TIMTaxiOut和滑入模式 时间TIMTaxiIn以及LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段的燃油消耗量，即：
权利要求书4页 说明书8页 附图3页
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1 .一种航空器油耗计算系统，其特征在于，包括： 数据库数据存入模块，适于获取数据信息，存入数据库； 航班运行 划分模块 ，适于通过航班时 刻信息 和ADS-B飞行轨迹记录点的高 度信息将航 班运行分为两个阶段：LTO阶段和CCD阶段； 燃油流量确定模块，适于依据数据信息确定每个阶段的燃油流量； LTO阶段燃油消耗量计算模块，适于依据LTO阶段的燃油流量计算LTO阶段燃油消耗量； CCD阶段燃油消耗量计算模块，适于依据CCD阶段的燃油流量计算CCD阶段燃油消耗量； 航班运行燃 油消耗量计算模块 ，适于根据LTO阶 段 和CCD阶 段的 燃 油流量 ，计算出航班 整个运行过程的燃油消耗量TF。 2 .如权利要求1所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，数据库数据存入模块包括： 静态数据存入单元，适于获取静态数据，存入数据库； 其中，静态数据包括机场信息资料、BADA机型性能数据、ICAO EEDB发动机排放数据和 高空航路气象观测资料 ，机场信息资料提供机场的地理位置信息和标高 ，BADA提供机型性 能数据，EEDB提供机型发动机在7％、30％、85％和100％四种推力调定值的燃油流量、HC排 放指数、CO排放指数和NOx排放指数； 建立BADA机型与EEDB发动机型号的关联表； 动态数据存入单元，适于获取动态数据，存入数据库； 其中，动态数据包括航班历史时刻信息和ADS-B飞行轨迹数据。 3 .如权利要求2所述的航空器油耗计算系统，其特征在于，所述航班运行划分模块适于 通过航班时刻信息和ADS-B飞行轨迹记录点的高度信息将航班运行分为两个阶段：LTO阶段 和CCD阶段，即： 起飞机场DEP与目标机场ARR的上空3000英尺，气压高度分别为：AGLDEP，3000和AGLARR，3000， 其中 ，AGL_DEP ，3000意思是起飞机场上空3000英尺所对应的 气压高 度值 ，同理 ，AGL_ARR ， 3000意思是目 标机场上空3000英尺所对应的 气压高 度值范围之内为LTO阶 段 ，其他区域为 CCD，即 航班的 ADS-B飞行轨迹记录点{A0 ，A1 ，A2 ，A3 ，…An}归属阶段LTODEP、LTOARR 和CCD ，其中 ， LTODEP、LTOARR分别为起飞机场范围的LTO阶段和目标机场的LTO阶段划分的具体过程为： 从A0到An进行增序循环，对每一个轨迹点Ai，如果满足以下条件，则Ai归属为起飞机场的 LTODEP阶段：