[发明专利]一种航迹不确定性条件下的飞行冲突自主解脱方法

说明书

本发明提出一种航迹不确定性条件下的飞行冲突自主解脱方法，属于空中交通管理领域；具体是：首先，在地面搭建目标区域内的若干航空器飞行航迹的概率可达模型；利用各航空器的历史航迹数据拟合预测概率可达模型的参数，得到各航空器的航迹概率分布。然后，根据各航空器的航迹概率分布进行冲突判定，构建航空器冲突解脱的自主决策模型。最后，采用多智能体深度确定性策略梯度算法，对自主决策模型进行求解，得到在航迹不确定性条件下的n架航空器冲突时最优的改航点集合A。本发明利用数据驱动的方法提前获取航空器航迹概率分布，从而实现快速的中长期机载端航迹预测。

技术领域

本发明属于空中交通管理领域，具体是一种航迹不确定性条件下的飞行冲突自主解脱方法。

背景技术

航空运输量的持续增长使得空中交通运行的复杂度逐步加大，现行以地面管制员为中心、按管制扇区进行集中式间隔管控的方式，由于管制工作负荷大以及航空器飞行灵活性受限等原因，难以满足高复杂度空域环境下空中交通安全高效运行的需求。

美国航空无线电技术委员会于1995年提出“自由飞行”的运行概念，其核心是空中交通自主间隔管控，即通过将地面管制系统的间隔管制任务转移给航空器与机组人员，让机载端承担更多的飞行冲突探测与解脱责任，实现空地分布式的间隔保持与安全管控，改善空中航行的灵活性和自主性。

目前现有的机载飞行冲突解脱工具或方法，主要面向短期和中短期的飞行冲突，典型设备如以机载监视雷达为基础空中防撞系统(TCAS)，以广播式自动相关监视系统(ADS-B)为基础的机载分离辅助系统(ASAS)。但其对于中长期的解脱目标，尤其是在航迹不确定性条件的飞行冲突情况支持较少。在运行环境、设备性能和人为因素等不确定性因素的影响下，未来空地分布式的空中交通自主间隔保持将是一个对航迹自适应的综合管控系统，对机载航迹规划与冲突解脱的能力提出了更高的要求。

现有管控措施难以在实际运行中考虑航迹不确定性条件，保持航空器中长期间隔管控的安全与高效性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种航迹不确定性条件下的飞行冲突自主解脱方法，可以在考虑航迹不确定性条件下满足单次改航的管制需求，实现机载飞行冲突的快速解脱，从而提高空中交通自主运行的安全与效率。

所述的航迹不确定性条件下的飞行冲突自主解脱方法，具体步骤如下：

步骤一、在地面搭建目标区域内的若干航空器飞行航迹的概率可达模型；

模型如下：

subject to:

其中，是第j个航空器的可达范围参数，共n_s个航空器；是的凸函数，为行列式的对数。

表示第j个航空器实际位置p的所有可能取值；

航空器实际位置的所有可能取值，表示为：

航空器的理想航迹位置记为航空器的实际航迹位置记为p；表示在三维直角坐标系，δ∈(0,1)表示违反概率；

步骤二、利用各航空器的历史航迹数据拟合预测概率可达模型的参数，得到各航空器的航迹概率分布。

具体过程为：

针对单个航空器，首先将该航空器的历史航迹数据根据航线进行划分，针对存在偏差的航迹进行采样，获取N个样本，以N个确实约束替代C-COP中的机会约束，进而得到上述航迹模型的近似解；

即将N个样本的确定性偏差约束替代原概率性约束使问题转化为凸优化问题。