一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法技术

本发明专利技术提供一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法，包括：构建空域时间维编码，检测时间维冲突；构建空域高度范围编码，检测高度范围冲突；建立地球表面剖分网格体系；网格化空域；判断网格编码集合间有无交集；判断空域间水平距离；进行频率维冲突检测；本发明专利技术方法实现了空域在时间维、空间维和频率维的一体化冲突检测；提高空域表达的精度及冲突检测准确度；计算量小，提高了实时性；本发明专利技术方法基于网格编码，编码之间采用比较、异或、求并运算，而非传统的基于经纬度坐标的浮点计算，更符合计算机的计算逻辑，提高运算效率。提高运算效率。提高运算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法


[0001]本专利技术属于空中交通管制
，特别涉及一种空域冲突检测方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的发展，各领域、各行业都有航空活动需求，除军用航空需要划设各类训练和演习空域、民用航空不断开辟新的航路航线之外，各类航空旅游、航空摄影等需求也日益激增，加上不断增多的需要单独划设空域的无人机飞行空域，使得不断增长的用空需求与空域资源的有限性的矛盾日益凸显，空域正变得越来越拥挤。各类空域相互交织，必然导致空域之间的冲突成倍增加，如何高效、快速、准确地进行空域冲突检测，对于提高飞行安全、防止危及飞行安全的情况发生至关重要。冲突检测可分为飞行冲突检测和空域冲突检测两种。前者的研究已有半个多世纪，已有大量的研究文献，适用范围是合作型航空器之间，通过遍历解算航迹的多元方程，在航迹预测的基础上进行冲突检测，此类方法计算量大、耗时长，故无法应用于飞行流量大的区域和军民航之间冲突检测。而空域冲突检测研究的是航空器活动所在的空域有无冲突，而非航空器本身，通过空域间隔将各类航空器的活动空域隔离开，适用范围更广。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法，包括：步骤1：构建空域时间维编码，检测时间维冲突；步骤2：构建空域高度范围编码，检测高度范围冲突；步骤3：建立地球表面剖分网格体系；步骤4：网格化空域；步骤5：判断网格编码集合间有无交集；步骤6：判断空域间水平距离；步骤7：进行频率维冲突检测。2.如权利要求1所述的一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法，其特征在于：步骤1根据空域的使用时间范围，构建格式统一的时间维编码，便于计算机识别和读取；若空域的时间维无冲突，直接判定为空域之间无冲突，不需要进行下面步骤的判定；若空域的时间维有冲突，则转入步骤2；步骤2对时间维存在冲突的空域，根据空域的高度范围，构建格式统一的高度范围编码；若空域的高度范围无冲突，则转入步骤7；若空域的高度范围有冲突，则转入步骤3；在步骤3中进行第1至7层级剖分与编码；而后转换经纬度坐标与网格编码；步骤4中根据每个空域的类型和大小，用不同层级的多个网格去填充空域；步骤5筛选出必然存在冲突的空域和可能存在冲突的空域；步骤6中将计算出的空域间距离与规定的安全间隔对比，若大于安全间隔，则判定为空域在水平范围上不存在冲突；否则，空域之间在水平范围上存在冲突；步骤7中对时间维有冲突而空间维无冲突的所有空域，进行频率维冲突检测。3.如权利要求2所述的一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法，其特征在于：步骤1包括：步骤1-1：时间维编码；步骤1-2：检测时间维冲突；步骤2包括：步骤2-1：高度范围编码；步骤2-2：检测高度范围冲突；步骤3包括：步骤3-1：进行第1层级剖分与编码；步骤3-2：进行第2～7层级剖分与编码；步骤3-3：转换经纬度坐标与网格编码；步骤4包括：步骤4-1：计算空域的外包矩形；步骤4-2：计算空域的最小外包网格；步骤4-3：计算包含要进行水平范围冲突检测的多个空域的最小外包网格；步骤4-4：计算空域边界所在的网格；步骤4-5：计算空域内部所在的网格；步骤4-6：网格聚合；步骤6包括：步骤6-1：判定空域间相对方位；
步骤6-2：确定两空域在相对方位上最边缘网格的行列坐标；步骤6-3：通过坐标计算出空域间水平距离；步骤7包括：步骤7-1：统一频率维的编码格式；步骤7-2：进行编码运算；步骤7-3：根据步骤7-2的运算结果，进行冲突判定。4.如权利要求3所述的一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法，其特征在于：步骤1-1中时间编码为一串16位的数字，前8位数字代表为空域的启用时间，后8位数字代表空域的结束使用时间，中间用
“-”
隔开；步骤1-2中两两空域之间进行时间维冲突检测，两个空域只有时间范围不重叠，才无冲突；步骤2-1中高度编码用大写英文字母H加上三位数字表示，数字的单位为百米；步骤2-2中两两空域之间进行高度范围冲突检测，两个空域只有高度范围不重叠，才无冲突；步骤3-1中选择本初子午线与赤道交点为剖分原点，用4
°×4°
的第一层级网格将纬度范围为[-90
°
,90
°
]、经度范围为[-180
°
,180
°
]的地球表面剖分为46
×
90份；步骤3-2中上一层级的网格为父网格，下一层级的网格为子网格；每1个上一层级父网格平均分成16份，得到下一层级16个子网格，对16个子网格按照皮亚诺空间填充曲线进行16进制编码，直到剖分至第7层级；步骤4-1中分别过纬度最小的点和纬度最大的点作两条正东正西的直线；分别过经度最小的点和经度最大的点作两条正南正北的直线，四条线的相交范围即该空域的外包矩形；步骤4-2中比较出网格面积大于步骤4-1中空域外包矩形的面积且与该面积最接近的网格层级；步骤4-3中选择一个最小外包网格的编码，取其编码均相等前多位编码，编码对应的网格即为多个空域的最小外包网格；步骤4-4中将步骤4-3得到的最小外包网格剖分至指定层级；步骤4-5中将空域边界网格行列坐标集合中行坐标相等的网格分在同一组，该组中列坐标最小为P
min
，最大为P
max
，按步长为1填充P
min
～P
max
中的列坐标，行坐标不变，按照纬度由低到高、经度由西向东的顺序逐行进行扫描，直到空域内部填充完毕，获得空域内部网格的行列坐标集合；步骤4-6中将同属于1个父网格的16个子网格聚合成1个父网格，用1个父网格编码代替16个子网格编码；步骤5中当空域对应的网格编码集合间有交集，即两空域包含同一个网格时，空域在水平范围内必然存在冲突，不再进行下一步冲突判定；只有空域对应的网格编码集合间无交集，即两空域不包含同一个网格时，空域在水平范围内才有可能无冲突，转入步骤6；步骤6中将计算出的距离与《间隔规定》和《中华人民共和国飞行基本规则》规定的安全间隔对比，若大于安全间隔，则判定为空域在水平范围上不存在冲突；否则，空域之间在水平范围上存在冲突。5.如权利要求4所述的一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法，其特征在于：步骤1-1中在前8位和后8位数字中，第1-2位数字代表某月，第3-4位数字代表某月，第5-8位数字代表某时某分，采用24小时制，空域的时间维编码默认省略当年年份；若空域使用时间跨年，则在空域启用时间和结束使用时间编码前面各加上4位数字，代表年份编码；步骤1-2中在两个空域中任选一个空域，记为空域A，取空域A的前8位编码，先与另外一个空域B的后8位编码进行逐位比较，最终比较结果为Result-1，再取空域A的后8位编码与空域B的前8位编码进行逐位比较，最终比较结果为Result-2，对Result-1和Result-2进行异或运算，判断时间维是否冲突；步骤2-1中高度范围的编码共8位，其中前4位为空域的下限高度，后4位为
空域的上限高度；步骤2-2中在时间维上存在冲突的两个空域中任选一个空域，记为空域M，取空域M高度范围编码的前4位，先与另外一个空域N的后4位编码进行逐位比较，最终比较结果为Result-3；再取空域A的后4位编码与空域N的前4位编码进行逐位比较，最终比较结果为Result-4，对Result-...

【专利技术属性】
技术研发人员：万路军，徐鑫宇，黄阿倩，戴江斌，沈堤，霍丹，陈致远，蔡明，高志周，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：