一种基于指标体系的飞行冲突评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，该方法包括：a1：明确飞行冲突评估的影响因素，每个因素对应多个指标；a2：基于航空器航行诸元数据，计算飞行冲突发生时段内各时间片的冲突航空器相对位置与运动趋势指标；a3：基于冲突发生的过程信息，计算冲突可控性指标；a4：基于冲突发生时的空域运行数据，计算空域运行环境指标；a5：依据公式将每个因素下的指标结果进行处理，通过熵权法计算每个影响因素的权重；a6：对时间片的飞行冲突评分求均值，得到该事件的最终评估得分。本方法全面地考虑了影响飞行冲突的各类因素，明确了各因素的影响程度，减少了定性判断的偏差，基于航空大数据的评估方法，提供更充分的客观数据，评价方法简便，展现结果直观；能够利用分数的分布对不同冲突事件量化对比，找到同类事件的共性，提出改进措施。提出改进措施。提出改进措施。

【技术实现步骤摘要】
一种基于指标体系的飞行冲突评价方法


[0001]本专利技术涉及航空运输
，具体来说，涉及一种基于指标体系的飞行冲突评价方法。

技术介绍

[0002]安全是航空运输领域最为关心的重要问题之一。飞行冲突通常是指两架民用航空器在实际运行时小于了规定的间隔标准。针对民航局相关规章，虽然可以定性地识别飞行冲突，但对飞行冲突的严重程度却缺乏直观、量化的评估方法。目前国内外研究中主要应用了Reich模型、Event模型等，将航空器假想为碰撞盒，结合概率论等理论方法评估两架航空器的碰撞概率，虽然对飞行冲突评估方法有一定的借鉴意义，但不足之处是只考虑了两架航空器之间的间隔因素，对于两架航空器之间的接近趋势、冲突发生时的空域繁忙程度等考虑较少，因此还需要针对飞行冲突的特征，提出合适的定量评估方法。
[0003]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，该方法包括：
[0007]a1：明确飞行冲突评估的影响因素，每个因素对应多个指标；
[0008]a2：基于航空器航行诸元数据，计算飞行冲突发生时段内各时间片的冲突航空器相对位置与运动趋势指标；
[0009]a3：基于冲突发生的过程信息，计算冲突可控性指标；
[0010]a4：基于冲突发生时的空域运行数据，计算空域运行环境指标；
[0011]a5：依据公式将每个因素下的指标结果进行处理，通过熵权法计算每个影响因素的权重；
[0012]a6：对时间片的飞行冲突评分求均值，得到该事件的最终评估得分。
[0013]进一步的，在上述飞行冲突评价方法中，所述步骤(a1)中影响因素分别是冲突航空器相对位置与运动趋势因素、冲突可控性因素以及空域运行环境因素,每个因素下设多个因素评价指标；
[0014]其中，冲突航空器相对位置与运动趋势因素包含三个指标：S1航空器垂直间隔与垂直接近速度、S2航空器水平间隔与水平接近速度、S3航迹夹角，对应因素得分R1的计算方法为：
[0015][0016]冲突可控性因素包含S4冲突解脱时间一个指标，对应因素得分R2的计算方法为：
[0017]R2＝S4[0018]空域运行环境因素包含S5空域繁忙程度、S6空域复杂性两个指标，对应得分R3的计算方法为：
[0019][0020]基于上述三个因素，航空器飞行冲突危险性打分计算方法如下式所示：
[0021]S＝100*(w1*R1+R2*w2+w3*R3)
[0022]其中，w1‑
w3为三个因素对应的权重，由熵权法进行计算，S
i
，i∈[1,6]，即上述对应因素下设的指标，每个S
i
下还将对应多个子指标，S
i
数值大小将由其下子指标值取均值后得到。
[0023]进一步的，在上述飞行冲突评价方法中，所述步骤(a1)中指标包括：S1航空器垂直间隔与垂直接近速度、S2航空器水平间隔与水平接近速度、S3航迹夹角、S4冲突解脱时间、S5空域繁忙程度、S6空域复杂性，每个指标下属多个子指标。
[0024]进一步的，在上述飞行冲突评价方法中，每分钟的冲突航空器相对位置与运动趋势指标结果计算方法如下：
[0025]b1：飞行冲突的开始时刻T
start
和结束时T
end
，选择[T
start
,T
end
]作为飞行冲突评估的时间范围，将冲突分析的时间粒度设置为1秒，将该飞行冲突评测的时间范围分为m个时间片；
[0026]b2：计算m个时间片的冲突航空器相对位置与运动趋势指标结果；
[0027]b3：计算m个时间片的冲突可控性结果；
[0028]b4：计算m个时间片的空域运行环境指标结果。
[0029]进一步的，在上述飞行冲突评价方法中，所述步骤(b2)是根据两架航空器在该时刻的经度、纬度和高度，计算两架S1航空器垂直间隔与接近速度、S2航空器水平间隔与接近速度、S3航迹夹角，三个指标计算结果后相乘并取三次平方根后得到该因素的得分，具体得分对照表如下所示：
[0030]c1：计算m个时间片的S1航空器垂直间隔与接近速度结果，根据航空器的垂直间隔与垂直接近速度计算并累加取得分均值：
[0031]表1冲突航空器对垂直间隔评分
[0032][0033]垂直间隔即通过二次雷达/ADSB数据获取冲突航班的高度信息进行计算，上表中VS代表冲突航空器对之间的垂直间隔(单位:米)。VSM航空器的最小垂直间隔，根据高度层的不同将产生变化。航空器在在8400米(含)以下的高度层飞行时VSM为300米，12500米(不含)以上时为600米。值得注意的是，当航空器处于(6000米，8400米]以及(8400米,12500米]的RVSM空域飞行时VSM为300米，但是若有航空器不具备RVSM能力此时的VSM仍然为600米，打分规则按照FL>12500m的表格套用。
[0034]表2冲突航空器对垂直接近率
[0035][0036]垂直接近率即冲突航空器对在垂直范围上的接近速度，上表中VS表示航空器对的垂直接近率，单位为米/分钟。
[0037]c2：计算m个时间片的S2航空器水平间隔与接近速度结果，根据航空器的水平间隔与水平接近速度计算并累加取得分均值：
[0038]表3冲突航空器对水平间隔评分
[0039][0040]水平间隔即通过二次雷达/ADSB数据获取冲突航班的经纬度信息进行计算，上表中HS代表冲突航空器对之间的水平间隔(单位:米)，雷达管制HSM 6000米含以下为6公里，6000米以上为10公里。
[0041]表4冲突航空器对水平接近率
[0042][0043]水平接近率即冲突航空器对在水平范围内的接近速度，上表中CR表示航空器对的水平接近率，单位为公里/小时。水平接近率采用余弦定理计算，即计算冲突航空器的显示地速矢量差值。
[0044]c3:根据航迹夹角θ所在区间，判断该S3航迹夹角指标的得分：
[0045]当θ≥135
°
，得分为100；当45
°
≤θ＜135
°
，得分为50；当θ＜45
°
，得分为25；
[0046]同样，得分越高，表明越危险；
[0047]进一步的，在上述飞行冲突评价方法中，所述冲突可控性通过S4冲突解脱时间进行计算，对应得分如下所示：
[0048]表5冲突解脱时间
[0049][0050][0051]进一步的，在上述飞行冲突评价方法中，所述航空器飞行冲突发生时段空域内的空域运行环境包含S5空域繁忙程度和S6空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，其特征在于，该方法包括：a1：明确飞行冲突评估的影响因素，每个因素对应多个指标；a2：基于航空器航行诸元数据，计算飞行冲突发生时段内各时间片的冲突航空器相对位置与运动趋势指标；a3：基于冲突发生的过程信息，计算冲突可控性指标；a4：基于冲突发生时的空域运行数据，计算空域运行环境指标；a5：依据公式将每个因素下的指标结果进行处理，通过熵权法计算每个影响因素的权重；a6：对时间片的飞行冲突评分求均值，得到该事件的最终评估得分。2.根据权利要求1所述的一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，其特征在于，所述步骤(a1)中影响因素分别是冲突航空器相对位置与运动趋势因素、冲突可控性因素以及空域运行环境因素，每个因素下设多个因素评价指标；其中，冲突航空器相对位置与运动趋势因素包含三个指标：S1航空器垂直间隔与垂直接近速度、S2航空器水平间隔与水平接近速度、S3航迹夹角，对应因素得分R1的计算方法为：冲突可控性因素包含S4冲突解脱时间一个指标，对应因素得分R2的计算方法为：R2＝S4空域运行环境因素包含S5空域繁忙程度、S6空域复杂性两个指标，对应得分R3的计算方法为：基于上述三个因素，航空器飞行冲突危险性打分计算方法如下式所示：S＝100*(w1*R1+R2*w2+w3*R3)其中，w1‑
w3为三个因素对应的权重，由熵权法进行计算，S
i
，i∈[1，6]，即上述对应因素下设的指标，每个S
i
下还将对应多个子指标，S
i
数值大小将由其下子指标值取均值后得到。3.根据权利要求1所述的一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，其特征在于，所述步骤(a1)中指标包括：S1航空器垂直间隔与垂直接近速度、S2航空器水平间隔与水平接近速度、S3航迹夹角、S4冲突解脱时间、S5空域繁忙程度、S6空域复杂性，每个指标下属多个子指标。4.根据权利要求1所述的一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，其特征在于，每分钟的冲突航空器相对位置与运动趋势指标结果计算方法如下：b1：飞行冲突的开始时刻T
start
和结束时T
end
，选择[T
start
,T
end
]作为飞行冲突评估的时间范围，将冲突分析的时间粒度设置为1秒，将该飞行冲突评测的时间范围分为m个时间片；b2：计算m个时间片的冲突航空器相对位置与运动趋势指标结果；b3：计算m个时间片的冲突可控性结果；
b4：计算m个时间片的空域运行环境指标结果。5.根据权利要求4所述的一种基于指标体系的飞行冲突评价方法，其特征在于，所述步骤(b2)是根据两架航空器在该时刻的经度、纬度和高度，计算两架航空器S1航空器垂直间隔与接近速度、S2航空器水平间隔与接近速度、S3航迹夹角，三个指标计算结果后相乘并取三次平方根后得到该因素的得分，具体得分对照表如下所示：c1：计算m个时间片的S1航空器垂直间隔与接近速度结果，根据航空器的垂直间隔与垂直接近速度计算并累加取得分均值；其中，航空器垂直间隔对应得分标准如下：其中，航空器垂直间隔对应得分标准如下：垂直间隔通过二次雷达/ADSB数据获取冲突航班的高度信息进行计算，上表中VS代表冲突航空器对之间的垂直间隔(单位:米)，VSm为航空器的最小垂直间隔，根据高度层的不同将...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴京涛，霍达，丛玮，朱睿，刘磊，吴义梅，谢道仪，
申请(专利权)人：大蓝洞南京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：