用众包 ADS-B 历史数据独立检验单机尾流间隔的实际保守度

1 · 创新命题

中 面向繁忙枢纽机场的进近间隔审计工具，用公开 ADS-B 历史轨迹重建实际尾流间隔分布， 量化 RECAT 类别间隔相对法定最小值的保守余量，相对"靠雷达管制员经验估计"的现状给出可测数字。 EN A separation-audit tool for congested hub approaches that reconstructs realised wake separations from public ADS-B history and quantifies how much slack RECAT category pairs actually carry — turning controller intuition into a measured distribution.

2 · 背景与空白

进近跑道容量的硬约束是尾流间隔。ICAO/FAA 的 RECAT 分类给出按机型对的最小间隔（秒或海里）。 实际运行中管制员会加保守余量，但这个余量没有公开的量化基线。 已有工作：EUROCONTROL 与 FAA 都发表过 RECAT 容量收益评估，但基于其内部雷达数据，不公开。 学术侧有基于 ADS-B 的轨迹研究，多聚焦于航迹预测而非间隔合规审计。 空白在：没有任何公开、可重复的方法让第三方用免费数据审计某一机场的实际间隔分布。 适合一年期学生课题，因为数据公开、计算量小、且结论正负都成立——余量大说明有容量可释放， 余量小说明分类已被压榨到极限，两者都是有效结论。

3 · 可检验假设

H1 在选定枢纽机场的单条进近航道上，实际观测的同类机型对间隔中位数比 RECAT 法定最小值 高出 ≥ 15%，且该余量在高峰时段显著收窄（差异在 95% 置信区间外）。 H2（备择/机制）若 H1 的余量不显著，则余量的主要变异来源是前机机型而非交通密度， 可由机型固定效应解释 ≥ 50% 的方差。

4 · 量化验收标准

1. 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建轨迹管线重建 ≥ 30 架次已有公开落地时刻记录的航班 （如机场公开的 on-block 时间或第三方航班状态 API），重建的跑道接地时刻与参考值偏差 ≤ 15 秒。此条不过，后续全部结论无效。
2. 样本量：单机场单跑道 ≥ 3,000 对连续进近，覆盖 ≥ 60 天，含高峰与非高峰。
3. 统计口径预先写死：间隔分布报中位数与四分位距，不报均值（分布右偏）； 机型对分组后每组 n ≥ 50 方纳入统计，否则合并；组间比较用 Mann-Whitney U 而非 t 检验。
4. 明确报告 ADS-B 覆盖缺口率，并做一次缺失数据敏感性分析（缺口是否与高峰时段相关）。
5. 全部脚本与清洗规则开源，第三方可用同一机场 ICAO 代码一键重跑。

5 · 数据与工具

用途	来源 / 工具
历史 ADS-B 轨迹	OpenSky Network 历史数据库（学术/学生账号可申请；覆盖不均，欧洲最好，需先核实目标机场覆盖率）
机型 → RECAT 类别映射	FAA RECAT 1.5 机型清单（公开 PDF）与 EASA 对应表
跑道几何与进近航道	OpenStreetMap + 机场 AIP 公开图（跑道端点坐标）
轨迹处理	Python + traffic 库（开源，专为 ADS-B 设计，内置进近段识别）
对照基准	EUROCONTROL 已发表 RECAT 容量评估数字 —— 仅用于对比讨论，不计入本项目数据贡献

能力边界：traffic 库的进近段识别基于高度/速度启发式，不同机场需重新调参； 不要假设默认参数可用，方法路径第 3 步专门处理。

6 · 赛季执行路径

1. 第 1–2 周：装 traffic，跑通其内置示例，完成验收标准第 1 条的方法学校验。
2. 第 3 周：核实目标机场 ADS-B 覆盖率；覆盖 < 80% 立即换机场（见 go/no-go）。
3. 第 4–5 周：调参进近段识别，人工抽检 50 条轨迹确认判据可复现。
4. 第 6–8 周：批量重建 3,000+ 进近对，产出间隔分布。
5. 第 9 周：按机型对分组做统计检验，产出 H1/H2 结论。
6. 第 10 周：缺失数据敏感性分析 + 交叉校验（换一个月份重跑，看结论是否稳定）。
7. 第 11–12 周：写简述、做可视化（间隔分布图是本课题最强的视觉资产）。

7 · 新颖性边界

不声称：不提出新的尾流物理模型；不声称发现新的尾流现象；不声称本方法优于机场雷达数据。 已有工作：EUROCONTROL/FAA 用内部雷达数据评估过 RECAT 容量收益；学术界用 ADS-B 做过 航迹预测与冲突探测（如 Sun et al. 的 traffic 库相关论文）。 本项目贡献：首个公开可复现的、用免费数据审计单机场实际尾流间隔余量的管线， 且贡献是主结论而非附加内容。 护城河类型：累积数据集（E）—— 随着覆盖机场数增加，跨机场间隔基准库本身成为资产， 管制部门与机场运营方无法从单一来源获得同等横向对比。

8 · go/no-go

第 3 周末：确认目标机场 ADS-B 覆盖率 ≥ 80% 且高峰时段无系统性缺口。 若覆盖 < 80% → 立即降级为欧洲机场（法兰克福/阿姆斯特丹，OpenSky 覆盖最好）， 主结论框架完全不变，仅换研究对象。 第 8 周末：若有效进近对 < 1,500 → 降级为单机型对深度分析（如 A388 前机场景）， 样本要求降至 300 对，H1 改为单机型对的余量估计。