一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法及装置，属于空中交通领域，该方法包括：根据航空器飞行计划配置航空器的飞行性能参数；生成飞行意图指令；将生成的飞行意图指令转换成航空器可跟踪的参考飞行状态信息；根据配置的航空器的飞行性能参数计算航空器运动状态信息；根据航空器运动状态信息与参考飞行状态信息之间的误差，进行航空器运动的闭环仿真，能够满足未来空中交通管理研究仿真与验证需求，用于大规模航空器运动仿真。用于大规模航空器运动仿真。用于大规模航空器运动仿真。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法及装置


[0001]本申请属于空中交通
，尤其涉及一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法及装置。

技术介绍

[0002]随着航空电子技术的持续快速发展，航空器逐步从传统的被控制对象转变为空中交通管理活动的重要参与者，实现航行全过程的协同。在传统的空中交通仿真系统中，多将航空器视为质点，并对航空器运动仿真做了很大程度的简化。传统空中交通仿真系统中的航空器运动仿真方法虽然节省了运算资源，但已无法满足未来空中交通管理研究仿真与验证需求。

技术实现思路

[0003]为了解决相关技术中的问题，本申请提供一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法及装置，所述技术方案如下：
[0004]第一方面，提供一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法，所述方法包括：
[0005]根据航空器飞行计划配置航空器的飞行性能参数；
[0006]生成飞行意图指令；
[0007]将生成的飞行意图指令转换成航空器可跟踪的参考飞行状态信息；
[0008]根据配置的航空器的飞行性能参数计算航空器运动状态信息；
[0009]根据航空器运动状态信息与参考飞行状态信息之间的误差，进行航空器运动的闭环仿真。
[0010]其中，所述根据航空器飞行计划配置航空器的飞行性能参数，包括：
[0011]根据飞行计划确定航空器类别与型号；
[0012]根据飞行计划确定航空器载荷与油量信息；
[0013]根据确定的航空器类别与型号、载荷与油量信息，通过自动查表配置对应型号航空器的飞行性能参数。
[0014]其中，所述生成飞行意图指令，包括：
[0015]根据航空器飞行计划与航空器的飞行性能参数，生成航空器门到门的满足4D航迹约束条件的第一飞行意图指令。
[0016]其中，所述生成飞行意图指令，包括：
[0017]当在航空器航行过程中接收到空中交通管制指令时，根据所述空中交通管制指令与配置的航空器飞行性能参数，生成满足空中交通管制的第二飞行意图指令。
[0018]其中，所述生成飞行意图指令，包括：
[0019]当在航空器航行过程中预测到可能的交通冲突时，生成实现无冲突的第三飞行意图指令。
[0020]其中，当在航空器航行过程中预测到可能的交通冲突时，生成实现无冲突的第三
飞行意图指令，包括：
[0021]根据该航空器智能体周围的空中交通态势信息，预测周围交通的第一短期4D航迹；
[0022]根据第一飞行意图指令和第二飞行意图指令预测该航空器智能体的第二短期4D航迹；
[0023]根据第一短期4D航迹和第二短期4D航迹判断航空器智能体与周边航空器可能发生的交通冲突时空包线；
[0024]根据航空器智能体运动模型建立符合航空器性能约束的机动动作库，采用多层搜索树搜索可脱离冲突时空包线的航空器最优机动序列；
[0025]将航空器最优机动序列输入至航空器智能体运动模型后得到的输出结果确定为第三飞行意图指令。
[0026]其中，根据配置的航空器的飞行性能参数计算航空器运动状态信息，包括：
[0027]根据配置的航空器的飞行性能参数，选取对应类别的航空器动力学模型，配置对应机型的空气动力学与航空器结构参数；
[0028]根据飞行计划为航空器配置载荷、油量；
[0029]根据空气动力学与航空器结构参数和飞行性能参数对航空器智能体进行分类，对分类后的航空器智能体统筹计算资源，批量计算航空器智能体的运动状态信息，生成大规模航空器运动状态信息。
[0030]其中，所述根据航空器运动状态信息与参考飞行状态信息之间的误差，进行航空器运动的闭环仿真，包括：
[0031]计算航空器运动状态信息与参考飞行状态信息之间的飞行状态误差；
[0032]将飞行状态误差信息输入至航空器运动自动控制器，采用多阶PID方式计算航空器智能体反馈控制输入参数；
[0033]将航空器智能体反馈控制输入参数输入至航空器运动模型，得到航空器智能体航迹仿真数据。
[0034]第二方面，提供一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真装置，所述装置包括：飞行性能配置模块、自主飞行意图生成模块、运动自动控制模块和运动通用解算模块，
[0035]所述飞行性能配置模块用于根据航空器飞行计划配置航空器的飞行性能参数，并将所述飞行性能参数输出至自主飞行意图生成模块和运动通用解算模块；
[0036]所述自主飞行意图生成模块生成飞行意图指令；
[0037]所述自主飞行意图生成模块将生成的飞行意图指令转换成航空器可跟踪的参考飞行状态信息，并将所述参考飞行状态信息发送至所述运动自动控制模块；
[0038]所述运动通用解算模块根据配置的航空器的飞行性能参数计算航空器运动状态信息，并将所述航空器运动状态信息发送至所述运动自动控制模块；
[0039]所述运动自动控制模块根据运动通用解算模块输出的航空器运动状态信息与自主飞行意图生成模块输出的参考飞行状态信息之间的误差，进行航空器运动的闭环仿真。
[0040]本申请提供的基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法及装置，至少具有如下效果：
[0041]1)面向空中交通航行的仿真系统不再将航空器简化为仅考虑空间位移的质点，加
入仿真的航空器按照其性能参数执行航行程序，提高了空中交通仿真的保真度；
[0042]2)面向空中交通航行的仿真系统不再将航空器的运动简化为按固定路径的移动，加入仿真的航空器通过自动控制模块跟踪参考飞行状态信息，实现闭环的航空器运动仿真；
[0043]3)面向空中交通航行的仿真系统中的航空器不再是简单受控于交通管制指令的被控制对象，加入仿真的航空器可根据被验证的算法自主生成飞行意图指令，参与到空中交通管理活动中；
[0044]4)航空器运动仿真按照航空器类别与型号分配给相应的航空器运动解算模块，批量计算航空器飞行状态信息，提高仿真模块重用性，提高航空器运动仿真效率。
附图说明
[0045]图1为本申请提供的一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法的流程图；
[0046]图2为本申请提供的一种航空器自主飞行意图生成方法流程示意图；
[0047]图3为本申请提供的一种航空器运动通用解算方法流程示意图；
[0048]图4为本申请提供的一种航空器运动自动控制方法流程示意图。
具体实施方式
[0049]下面通过具体的实施方式和附图对本申请作进一步详细说明。
[0050]为了使读者更加清晰地了解本申请的技术方案，现对多智能体系统做一简单说明。
[0051]多智能体系统是分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence)的一个重要分支，多智能体系统具有自主性、分布性、协调性，并具有自组织能力、学习能力和推理能力，并且有较高的问题求解效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多智能体的大规模航空器运动仿真方法，其特征在于，所述方法包括：根据航空器飞行计划配置航空器的飞行性能参数；生成飞行意图指令；将生成的飞行意图指令转换成航空器可跟踪的参考飞行状态信息；根据配置的航空器的飞行性能参数计算航空器运动状态信息；根据航空器运动状态信息与参考飞行状态信息之间的误差，进行航空器运动的闭环仿真。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据航空器飞行计划配置航空器的飞行性能参数，包括：根据飞行计划确定航空器类别与型号；根据飞行计划确定航空器载荷与油量信息；根据确定的航空器类别与型号、载荷与油量信息，通过自动查表配置对应型号航空器的飞行性能参数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成飞行意图指令，包括：根据航空器飞行计划与航空器的飞行性能参数，生成航空器门到门的满足4D航迹约束条件的第一飞行意图指令。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成飞行意图指令，包括：当在航空器航行过程中接收到空中交通管制指令时，根据所述空中交通管制指令与配置的航空器飞行性能参数，生成满足空中交通管制的第二飞行意图指令。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生成飞行意图指令，包括：当在航空器航行过程中预测到可能的交通冲突时，生成实现无冲突的第三飞行意图指令。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当在航空器航行过程中预测到可能的交通冲突时，生成实现无冲突的第三飞行意图指令，包括：根据该航空器智能体周围的空中交通态势信息，预测周围交通的第一短期4D航迹；根据第一飞行意图指令和第二飞行意图指令预测该航空器智能体的第二短期4D航迹；根据第一短期4D航迹和第二短期4D航迹判断航空器智能体与周边航空器可能发生的交通冲突时空包线；根据航空器智能体运动模型建立符合航空器性能约束的机动动作库，采用多层搜索树搜索可脱离冲突时空包线的航空器最优机动序列；将航空器最优机动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立东，胡浩亮，何巍巍，毛继志，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：