[发明专利]一种面向四维航迹运行的多空域轨迹规划与协商方法

权利要求书

1.一种面向四维航迹运行的多空域轨迹规划与协商方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)获取与待规划空域相关的飞行计划、空域结构和容量、机场的可用时隙和空中交通流量管理策略信息，作为轨迹规划模型的输入和约束条件；

(2)根据所述飞行计划的参数：飞行航路、预计撤轮档时间和机型，利用基于航空器性能的轨迹预测模型，生成每条飞行计划的四维轨迹信息；

(3)利用所述空中交通流量管理策略中的计算起飞时间CTOT更新航班的所述轨迹信息，同时通过依次判断飞行航路中关键点归属的管制区域来确定该航班的控制空域和中间空域，所述控制空域是指航班在待规划空域中第一次出现的空域；中间空域是指航班飞越或者降落的空域；

(4)根据步骤(1)中所述的轨迹规划模型的输入和约束条件，确定航班之间存在相互影响的判断准则；

(5)根据所述判断准则，计算所述控制空域在每个中间空域产生相互影响的航班数量，得到空域航班相互影响矩阵，并得到一个中间空域内所有相互影响航班的数量；

所述空域航班相互影响矩阵为：

其中，N为待规划空域的总数，INT(C_i,I_j)表示控制空域为C_i的航班在中间空域I_j内是相互影响航班的数量；

所述一个中间空域内所有相互影响航班的数量，定义为：

(6)根据所述一个中间空域内所有相互影响航班的数量，确定相互影响航班数量最多的中间空域，并确定在所述相互影响航班数量最多的中间空域下产生相互影响航班数最多的控制空域；

所述相互影响航班数量最多的中间空域I_i，记为：

I_i＝MAX(U₁,U₂,…,U_N)

其中，U_N为第N个待规划空域内的相互影响航班的数量；

所述在中间空域I_i产生相互影响航班数最多的控制空域C_j，记为：

C_j＝MAX(INT(C₁,I_i),INT(C₂,I_i),…,INT(C_N,I_i))

其中，INT(C_N,I_i)表示控制空域为C_N的航班在中间空域I_i内是相互影响航班的数量；

(7)调整并更新控制空域的航班四维轨迹，消除其对中间空域的影响；

(8)更新所述空域航班相互影响矩阵，重复步骤(6)到(8)，直至相互影响的航班数量为零，形成规划的无冲突轨迹；

(9)将所述规划的无冲突轨迹中关键点控制到达时间和高度限制在航班起飞前共享给相关的空域扇区和航空器进行协商，确认轨迹的可执行性，通过各方协商确认的轨迹成为航班飞行过程的参考轨迹。

2.根据权利要求1所述的面向四维航迹运行的多空域轨迹规划与协商方法，其特征在于，所述步骤(3)中，控制空域是指航班在待规划空域中第一次出现的空域，中间空域是指航班飞越或者降落的空域，每个航班有且只有一个控制空域，但可以有多个中间空域。

3.根据权利要求1所述的面向四维航迹运行的多空域轨迹规划与协商方法，其特征在于，所述步骤(4)中，相互影响的判断准则具体包括：

(41)超过容量限制：单位时间内经过关键点的航班数超过设定的容量值，则认为这些航班之间存在相互影响；

(42)违反流量管理措施：对存在流量管理尾随间隔MIT策略的关键点，前后两个航班之间的时间间隔小于MIT值，则认为这两个航班相互影响；

(43)存在冲突：当两个航空器在经过某个关键点时水平和垂直间隔同时小于最小安全间隔时，则认为两者之间存在相互影响。

4.根据权利要求1所述的面向四维航迹运行的多空域轨迹规划与协商方法，其特征在于，所述步骤(7)，调整并更新控制空域的航班四维轨迹，遵循的原则为：

(71)优先调整航班到达时间，当仅调整到达时间无法完全消除相互影响时，考虑调整航班飞行高度；

(72)当单位时间内的航班流量超出设定容量时，将超出的航班后移到下一个时段；

(73)优先处理从前序时段后移到本时段的航班；

(74)优先将航班的控制到达时间确定在预计到达时间之后，当航班在预计到达时间和本时段结束时刻之间没有可用的时隙时，考虑将航班的控制到达时间确定在预计到达时间之前，以满足最大的容量利用。