[发明专利]一种基于空域网格的航迹运行冲突解耦控制方法

权利要求书

1.一种基于空域网格的航迹运行冲突解耦控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、对目标空域A进行网格单元划分，得到空域A的网格单元集合X^A；并根据航空器a的位置状态，利用交通航迹观测模型，将该航空器对应航迹的球面位置投影填充到空域网格，形成对航迹的空域网格X^a；

步骤二、将时间段[T₁,T_N]按照航空器a进入不同网格单元的时间进行划分，得到时间节点集合T，建立时间节点集合T与航迹网格单元集合X^a之间的一一映射；

步骤三、对航空器a的每个航迹空域网格，计算所有导致该空域网格被占用的累积总概率，并根据当前任务目标设定累积总概率风险大/小门限，将每个航迹空域网格划分为低风险冲突空域网格、中风险冲突空域网格和高风险冲突空域网格；

步骤四、基于随机冲突网格算法，对航空器a的每个航迹空域网格均进行冲突探测，对处于中风险冲突空域的各网格进行进一步确认，为需要解脱的空域冲突网格和高风险冲突区域的网格设定冲突解脱策略；

步骤五、构建冲突解脱的约束条件，并根据约束条件建立各空域网格被占用的成本函数；

针对空域网格k，约束条件分为：

①航空器本身性能f₁(x)：f₁(x)＝W_TC(x)+W_CC(x)

其中W_TC(x)为最小转弯半径的转弯成本，W_CC(x)为最大爬升角的转弯成本；

②路径/空域限制f₂(x)：实际选择的映射节点p'_n+1与计划的映射节点p_n+1的直线距离：

f₂(x)＝d(p'_n+1,p_n+1)

③静态气象因素f₃(x)：气象因素对航行飞行的影响，飞行器保持飞行能力的成本；

④管制员负荷f₄(x)：从高度调配、航向调配以及综合调配方式来评估管制员工作负荷。可用下式表示，f₄(x)＝W_BC(x)+W_AC(x)+W_IC(x)；

其中W_BC(x)为航向调配的负荷，W_AC(x)为高度调配的负荷，W_IC(x)为航向和高度都进行调配的负荷；

最终，航空器a的航迹空域网格k被占用的成本函数为：

g(x)＝αf₁(x)+βf₂(x)+γf₃(x)+δf₄(x)

α、β、γ和δ均为权重系数，取值在0到1之间，具体值由实际情况确定；

步骤六、利用所有航迹空域网格的成本函数构建目标函数，并利用差分进化算法求解，得到冲突解脱后的航空器a的各航迹空域网格；

目标函数如下：

k为冲突解脱后更改的时间节点的数目，1≤k＜m-2；

步骤七、判断该空域内是否依然存在航迹冲突，若不存在，则冲突解脱成果；否则，重复上述步骤三，直至目标空域网格集合内无风险冲突空域网格。

2.如权利要求1所述的一种基于空域网格的航迹运行冲突解耦控制方法，其特征在于，所述目标空域A的网格单元集合X^A为：X^A＝{x₁,x₂,...,x_i,...,x_s}，其中，x_i(i＝1,2,...,s)为第i个空域网格单元。

3.如权利要求1所述的一种基于空域网格的航迹运行冲突解耦控制方法，其特征在于，所述航空器a的航迹网格单元集合为并且航空器a在空域A的时间范围为[T₁,T_N]。