[发明专利]基于数字孪生技术的空中交通管制方法、系统、电子设备及存储介质

说明书

本发明公开了基于数字孪生技术的空中交通管制方法、系统、电子设备及存储介质，属于空中交通管制技术领域。该方法通过数字孪生技术进行空域的数字化建模，将空域划分为空域单元块并设置单元属性，用于空域模拟及评估；将预定时间内的飞行计划输入所述空域模型仿真，进行流量测算，预测可能出现的容流问题，为流量改善提供决策辅助，从预测的战术层面消除风险，提高容流匹配度；以历史航迹数据为输入，建立基于BP神经网络模型的航空器冲突模型，并结合数字化空域和感知技术，识别潜在的航空器冲突，给出冲突解脱方案，为管制员提供辅助决策支持，降低管制员的工作强度。

技术领域

本发明属于空中交通管制技术领域，具体地说，涉及基于数字孪生技术的空中交通管制方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

随着我国航空运输业的高速发展，对空域利用需求的不断增长与现实空域资源紧张之间的矛盾日益凸显，空域拥堵、航班延误等现象日趋严重，现有的以空域分离和预先确定航路的运行模式已经不能满足未来发展的需求。为了解决空域资源紧缺的问题，提高现有的空域资源利用率，我国已经开始将目光转向基于航迹的新运行模式，研究冲突航迹可行空间的实时、可视化表达方法，支撑自动化和智能化的空中交通运行系统更新换代。

在此背景下，华东空管局数字化转型规划咨询项中，项目组在全局范围内开展了56场调研，收集了156份调研问卷。通过对调研成果的分析，项目组对各专业领域的业务现状进行了总结和归纳。其中，在空域管理方面体现出的问题是：空域管理对数据的需求是全方位、高精度的，科学的分析需要整合空域内扇区、航路、走廊、航点、跑道等多种数据，目前的数据分散在多个系统中，无法高效地支撑科学决策；在流量管理方面体现出的问题是：流量管理系统现阶段基本满足业务需求，但在数据分析、数据共享等数据应用方面还有较大提升空间，特别是在流量预战术管理和战略管理方面，需要新技术的介入以支撑业务的不断发展；在空中交通管制服务方面体现出的问题是：管制单位运行态势信息获取能力存在不足，同时系统运行时产生的大量数据未被利用，缺少支持业务决策和现场管理的数据应用系统。

基于上述情况，面对现阶段航空业日益严重的空中交通堵塞与航班延误等现象以及管制保障的巨大压力，目前迫切需要通过智能化的辅助手段，克服不利于管制安全运行的人为因素，依靠智能化系统帮助管制员进行决策、适度分担管制负荷，减少航空器冲突隐患。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有开展空管调配决策时，依旧主要依靠人工经验进行，对于人员的技能要求高且工作负荷大，尤其容易影响密集航迹运行的安全与效率的问题，本发明提供基于数字孪生技术的空中交通管制方法、系统、电子设备及存储介质，该方法通过数字孪生技术进行空域的数字化建模，将空域划分为数字单元并设置单元属性，用于空域模拟及评估；将预定时间内的飞行计划输入所述空域模型仿真，进行流量测算，预测可能出现的容流问题，为流量改善提供决策辅助，从预战术层面消除风险，提高容流匹配度；以历史航迹数据为输入，建立基于BP神经网络模型的航空器冲突模型，并结合数字化空域和感知技术，识别潜在的航空器冲突，给出冲突解脱方案，为管制员提供辅助决策支持。

2、技术方案

本发明第一方面提供一种基于数字孪生技术的空中交通管制方法，其特征在于,所述方法包括：

通过传感器获取实时数据，驱动孪生模型实现对预定空域仿真，构建空域模型，将所述空域模型的三维时空划分为多个空域单元块，根据航空器最小间隔确定航空器在所述空域模型的孪生体为圆柱体保护区，所述空域单元块与所述圆柱体保护区对应；

将预定时间内的飞行计划输入所述空域模型进行仿真，模拟预定时间内所有航班计划数量下在预定空域内的运行情况，根据所述运行情况修改所述空域单元块的属性，对所述空域单元块用不同的标识进行表征，并绘制航班密集度的热力分布图，根据所述热力分布图调整管制策略；