[发明专利]一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统，根据各空域用户飞行器使用计划，预测各飞行器在未来各个时刻所处的经度、纬度以及高度的航迹信息，结合划设分配空域资源的大小，提出尽量满足各空域用户需求的空域资源分配方案，避免各空域用户在使用空域范围、时间上的妥协，实现空域利用率最大化。

技术领域

本发明涉及空域管理技术领域，具体涉及一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统。

背景技术

随着民航运输业的日益发展，对空域使用量越来越大，同时运载火箭、火炮、低空飞行器等各类空域使用用户越来越多，我国空中交通系统面临着越来越严重的空域拥挤局面。如何有效利用空域资源成为空域管理部门日益面临的紧迫问题。通常情况下，空域管理部门会利用一些技术辅助手段对空域资源进行规划和管理，保障空域运行的安全稳定。其中空域资源使用冲突检测是空域资源规划的重要内容，主要是指根据空域用户提出的飞行需求，组织空域管理部门将空域划分为若干个区域，针对划分的若干区域进行空域使用冲突检测，以避免各用户使用的空域存在重叠问题，以保障空域用户飞行安全和通畅。

目前，世界范围的空域规划和管理工作都是参照国际民航组织的相关文件 8168-OPS/6111、9689-AN/9532和9426-AN/9243等进行的。这些文件是各个成员国空域规划经验的总结，虽然取得一定的成果，但其原则和方法多采用定性分析，缺乏建立在严格数学模型基础上的定量分析。其中空域划设的方法主要以空域使用方飞行器全运行航迹为边界确定空域使用空间范围，以飞行器全飞行时间确定空域使用时间范围。该划设方法给各用户的空域资源过大，划分出来的空域资源在时间、空间上极易出现重叠、冲突等问题，极大的限制了空域使用效率。实际上，飞行器在某一时刻需要的空域仅仅是飞行器所处位置的安全间隔空间，其他空域在此时刻都是闲置的。在这种相对粗糙的空域资源规划方法指导下，虽然能够保障空域运行的安全性，但在空域用户较多的状态下,划设空域过多,极易检测出飞行器之间存在空域使用冲突，导致各飞行器更改计划过多,难以协调,这种以牺牲空域规划的科学性和合理性为前提的方法已经成为加大飞行流量、提高空域利用率的瓶颈，难以满足现今大飞行流量、多空域用户对空域资源的需求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，解决现有空域资源划设方法存在的浪费空域资源、利用率不高的问题，本申请提供一种基于4D航迹预测空域资源划设方法。本发明根据各空域用户飞行器使用计划，预测各飞行器在未来各个时刻所处的经度、纬度以及高度的航迹信息，结合划设分配空域资源的大小，提出尽量满足各空域用户需求的空域资源分配方案，避免各空域用户在使用空域范围、时间上的妥协，实现空域利用率最大化。

作为本发明的第一方面，提供一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，包括以下步骤：

S1，将待分配空域资源离散划分为若干“立体小方块”，“立体小方块”体积大小等于飞行器安全间隔空间大小，构建空域资源模型；具体为将待离散划分的空域资源定义为Q，空域 资源边界面集合定义为L：L＝{l₁,l₂,...,l_i}，利用空域资源边界面 L对空域资源Q进行分割，得到Q＝{q₁,q₂,...,q_i}，其中q_i表示“立方体空域小方块”，即为飞行器安全间隔空间大小。

S2，利用petri网理论知识对飞行器在空域资源模型中的运行过程进行建模，构建空域资源运行模型；

1)定义空域资源运行模型