一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统，根据各空域用户飞行器使用计划，预测各飞行器在未来各个时刻所处的经度、纬度以及高度的航迹信息，结合划设分配空域资源的大小，提出尽量满足各空域用户需求的空域资源分配方案，避免各空域用户在使用空域范围、时间上的妥协，实现空域利用率最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统
本专利技术涉及空域管理
，具体涉及一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法及系统。
技术介绍
随着民航运输业的日益发展，对空域使用量越来越大，同时运载火箭、火炮、低空飞行器等各类空域使用用户越来越多，我国空中交通系统面临着越来越严重的空域拥挤局面。如何有效利用空域资源成为空域管理部门日益面临的紧迫问题。通常情况下，空域管理部门会利用一些技术辅助手段对空域资源进行规划和管理，保障空域运行的安全稳定。其中空域资源使用冲突检测是空域资源规划的重要内容，主要是指根据空域用户提出的飞行需求，组织空域管理部门将空域划分为若干个区域，针对划分的若干区域进行空域使用冲突检测，以避免各用户使用的空域存在重叠问题，以保障空域用户飞行安全和通畅。目前，世界范围的空域规划和管理工作都是参照国际民航组织的相关文件8168-OPS/6111、9689-AN/9532和9426-AN/9243等进行的。这些文件是各个成员国空域规划经验的总结，虽然取得一定的成果，但其原则和方法多采用定性分析，缺乏建立在严格数学模型基础上的定量分析。其中空域划设的方法主要以空域使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，将待分配空域资源离散划分为若干“立体小方块”，“立体小方块”体积大小等于飞行器安全间隔空间大小，构建空域资源模型；S2，利用petri网理论知识对飞行器在空域资源模型中的运行过程进行建模，构建空域资源运行模型；S3，根据飞行器飞行计划、历史飞行航迹、气象条件以及飞行器性能，对各飞行器在空域资源运行模型中的飞行航迹进行预测，预测出各飞行器所占用的“立体小方块”以及占用时间；S4，根据空域冲突判定规则和检测算法，推导出存在空域资源使用冲突的飞行器，以及空域资源冲突区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，将待分配空域资源离散划分为若干“立体小方块”，“立体小方块”体积大小等于飞行器安全间隔空间大小，构建空域资源模型；S2，利用petri网理论知识对飞行器在空域资源模型中的运行过程进行建模，构建空域资源运行模型；S3，根据飞行器飞行计划、历史飞行航迹、气象条件以及飞行器性能，对各飞行器在空域资源运行模型中的飞行航迹进行预测，预测出各飞行器所占用的“立体小方块”以及占用时间；S4，根据空域冲突判定规则和检测算法，推导出存在空域资源使用冲突的飞行器，以及空域资源冲突区域。2.根据权利要求1所述的一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：将待离散划分的空域资源定义为Q，空余资源边界面集合定义为L：L＝{l1,l2,...,li}，利用空域资源边界L对空域资源Q进行分割，得到Q＝{q1,q2,...,qi}，其中qi表示“立方体空域小方块”，即为飞行器安全间隔空间大小。3.根据权利要求2所述的一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下内容：1)定义空域资源运行模型空域资源运行模型petri网模型定义为，其中，P为库所集合，P＝{p1,p2,...,pi}；T为变迁集合，T＝{t1,t2,...,ti}；Pre表示为T×P的流关系，其权重为wpre；Post表示为P×T的流关系，其权重为wpost；m为状态标识，反映飞行器在空域资源中的分布姿态，m(pi)表示空域资源是否占用的标识；为库所每次被标识应持续的时间函数，其中H＝(h1,h2,...,hi)为持续时间集合，反应飞行器占用空域时间；2)定义库所映射空域资源Q到库所集合P的映射为映射规则为：空域资源qi经映射对应的库所为pi；3)定义变迁映射飞行器经过空域资源边界时间集合C到变迁集合T的映射为：映射规则为：飞行器经过空域边界li经映射对应的变迁为ti。4.根据权利要求3所述的一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：根据飞行器飞行计划，获取飞行器类型、飞行起始时间、终止时间、飞行起始地点等信息，结合空域资源划分信息，确定飞行器初始占用空域资源qk，结合历史飞行航迹、气象条件以及飞行器性能，确定飞行器初始飞行速度vk以及在初始占用空域qk中的飞行路径lk，进而预测出飞行器经过的空域资源航迹为Qx＝{qkx,qmx,...,qnx}，飞行路径为Lx＝{lkx,lmx,...,lnx}，各空域资源飞行速度Vx＝{vkx,vmx,...,vnx}以及占用这些空域资源的时间为Hx＝{hkx,hmx…hnx}。5.根据权利要求4所述的一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测方法，其特征在于：步骤S4中所述的判定规则为：针对某一空域资源qk，飞行器a进入该空域资源的时刻为τa，在该空域资源中飞行时间为hka，则飞行器a在空域资源qk中得时间窗口为[τa,τa+hka]；当且仅当下列条件同时满足，飞行器a,b在空域资源上存在使用冲突：(1)(2)6.一种基于飞行器航迹预测的空域冲突检测系统，其特征在于：包括以下模块：空域资源划分模块，将待分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，何志峰，陈爽，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42