[发明专利]基于时序的全时段空域冲突探测与解脱方法

说明书

本发明公开了一种新型、高效的基于时序进行推演的全时段冲突探测与解脱方法。旨在结合航班计划和空域结构特征，推演生成有序的无冲突航班流信息，该方法首先搜集指定空域的数据信息，建立航班计划集合和空域点集合，然后基于时序、空域点、点航空器序列的三级循环推演，通过空域内航空器的状态转化，实现冲突探测与解脱。本发明方法充分考虑了管制工作流程，弱化冲突探测与解脱过程中航空器个体行为，更加关注整体空域中航空器之间的相互影响，贴近实际管制工作流程，消除了当前冲突探测与解脱算法中不同尺度的预排序策略对于推演结果的不确定性影响，从而使推演结果稳定可靠，并且采用无回溯的算法流程，提高了算法的执行效率。

技术领域

本发明涉及一种全时段空域冲突探测与解脱方法，特别是大范围多节点空域的全时段冲突探测与解脱方法。

背景技术

空域冲突探测与解脱作为一项基础技术，广泛应用于4D轨迹预测、航迹规划、空域容量评估、场面运行规划、进离场航班运行管理等方面，其研究能够提升和改善当前的空域管理和流量管理相关运行系统整体性能。尤其是近年来，随着交通需求的迅猛增长引发的空域供需矛盾、空域安全隐患等问题不断凸显，国内外对空域和流量管理相关技术研究的力度不断加大。当前大部分研究通常依据不同的优化目标构建优化模型，并筛选合适的智能算法进行求解，包括决策树、NSGA-II遗传算法、粒子群算法等；该类方法能够较好地实现飞行冲突解脱，但同时存在算法过于复杂、计算效率低下，模型过度抽象等问题。此外，大部分研究通常针对终端区、扇区、航路等空域环境，只考虑了某种特定类型的空域或某指定空域内的单架航班的运行情况，而在实际运行中需要整体考虑空域系统内所有航班的运行情况。

发明内容

发明目的：本发明从实际运行需求出发，结合实际管制流程，提出了高效、实用的全时段空域冲突探测与解脱方法。针对空域内所有航空器，从宏观角度对空域内运行的航空器进行全时段冲突探测与解脱，生成有序无冲突的航班流信息，为后续的理论研究和系统应用提供可靠的数据支撑。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于时序的全时段空域冲突探测与解脱方法，包括以下步骤：

(1)搜集指定空域的数据信息，建立航班计划集合和空域点集合；

(2)以时序为第一级循环、空域点集合为第二级循环、点航空器序列为第三级循环进行航空器冲突探测与解脱，并保存每一个推演时刻空域内所有航空器的状态以及4D信息；其中，第三级循环中在当前推演时刻以当前空域点为下一目标点的当前航空器进行冲突探测与解脱的方法为：若在当前推演时刻，航空器状态为延误消解态则执行步骤(2.1)；航空器状态为航段飞行态则执行步骤(2.2)；航空器状态为冲突探测与解脱态则执行步骤(2.3)；

(2.1)若处于延误消解态的航空器的航段启动时间为当前推演时刻，则航空器由延误消解态转换为航段飞行态，执行步骤(2.2)；若处于延误消解态的航空器的航段结束时间为当前推演时刻，则航空器由延误消解态转换为冲突探测与解脱态，执行步骤(2.3)；若不满足上述两个条件，则保存当前推演时刻当前航空器为延误消解态，4D信息为上一推演时刻的4D信息，进行下一航空器的推演；

(2.2)若处于航段飞行态的航空器的航段结束时间为当前推演时刻，则航空器由航段飞行态转换为冲突探测与解脱态，执行步骤(2.3)；若处于航段飞行态的航空器的航段开始时间为当前推演时刻，则说明航空器在当前时刻转化为航段飞行态，不推演4D信息，否则推演航空器在当前时刻4D信息并保存当前推演时刻的航空器信息；