一种基于碰撞保护区的空域碰撞风险评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于碰撞保护区的空域碰撞风险评估方法，包括：构建航班计划模型及风险空域单元模型；对风险空域单元进行识别，在各航班均严格按计划执行飞行任务前提下，采用双指数分布建立航空器定位误差模型，分别计算航空器高度及水平位置定位误差，进一步得出航空器实际位置；根据航空器纵向、横向、高度安全间隔要求建立航空器碰撞保护区；依次对存在碰撞风险的空域单元的风险强度进行量化，完成空域碰撞风险评估。该方法以航班计划为数据基础，充分考虑了航空器定位性能限制、管制间隔要求，实现了空域碰撞风险值的客观量化，可为航班计划制定，空域结构规划，风险空域识别提供依据。供依据。供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碰撞保护区的空域碰撞风险评估方法


[0001]本专利技术涉及一种基于碰撞保护区的空域碰撞风险评估方法。

技术介绍

[0002]随着航空运输产业的不断发展，空中交通运行复杂度与潜在运行风险不断增加，空域运行风险评估是一个典型的多元关联分析问题，与多方面因素有关，包括航班计划的排布、空域结构、特殊空域分布等，因此如何进行空域运行风险评估成为当下的热点与难点问题。客观、量化的空域运行风险评估对于提升空域运行安全、减少管制员工作负荷具有重要作用，并且能够有效辅助管理人员进行航班计划调整、运行方案设计、空域结构调整等决策。
[0003]目前，常用的空域运行风险评估方法包括基于Reich模型的风险评估方法、基于事件模型的风险评估方法和基于事故树的风险评估方法等。上述方法常用于分析航空器间的最小间隔，需要在已获得大量历史运行数据的前提下，对航空器违反安全间隔规定的概率、危险事件次数进行事后复盘统计。选取样本的数量及基本事件概率的不确定性直接影响评估结果的可靠性，所得出的评估结果表征的是一个空域的长期运行风险，无法针对典型运行场景进行潜在风险的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碰撞保护区的空域碰撞风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，构建航班计划及风险空域单元模型；步骤2，存在碰撞风险的空域单元识别；步骤3，构建航空器定位误差模型；步骤4，构建冲突严重程度量化模型；步骤5，计算碰撞风险评估值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：在待评估空域中，设风险评估时段为T，在时段T内有航班计划集合F，令航班计划集合F＝{f1,f2,...,f
n
}，其中，f
i
,表示编号为i的航班计划，i＝1,2,...,n；航班计划f
i
包含如下要素：航班号、航路点序列、航路段序列，令航班计划f
i
＝{ID
i
,PT
i
,L
i
}，各要素的信息说明如下：ID
i
：航班计划f
i
的航班号，唯一标识；PT
i
：航班计划f
i
计划经过的航路点序列针对PT
i
中一编号为k的元素项，即航路点包含的要素有航路点编号航路点经度航路点纬度航路点高度航班f
i
在航路点处的占用时间窗在航路点处的占用时间窗分别表示航班f
i
在航点处占用时间的起始时间和终止时间；将航路点的经纬度位置投影到水平面，以横纵坐标表示，设：L
i
：航班计划f
i
计划经过的航段序列针对L
i
中一编号为k元素项，即航段包含的要素有航段编号航段起点横坐标航段起点纵坐标航段起始点高度航段终点横坐标航段终点纵坐标航段终点高度航向航班在该航段的占用时间窗在该航段的占用时间窗分别表示航班f
i
在航段处占用时间的起始时间和终止时间；设：存在碰撞风险的空域单元包括风险航路点和风险航段，设存在碰撞风险的航路点集合为RT＝{rt1,rt2,...,rt
n
}，针对其中编号为i元素项rt
i
，包含的要素有航路点编号、冲突航班、冲突时间范围，即各要素的信息说明如下：N
i
：航路点编号；f
ir
，存在碰撞风险的两个航班计划；T
rstart
：航班f
ir
，存在碰撞风险的起始时间；T
rend
：航班f
ir
，存在碰撞风险的终止时间；设存在碰撞风险的航段集合为RL＝{rl1,rl2,...,rl
n
}，针对其中编号为i元素项rl
i
，包含的要素有：冲突航段编号，冲突航班、冲突时间范围，即：
各要素的信息说明如下：存在碰撞风险的两个航段编号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2
‑
1，存在碰撞风险的航路点识别；步骤2
‑
2，存在碰撞风险的航段识别。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2
‑
1包括：设风险评估时段为T，在航班计划集合F＝{f1,f2,...,f
n
}中，n表示航班计划个数，设航班计划索引为i，并令i的初值为1，执行步骤2
‑1‑
1；步骤2
‑1‑
1，获取索引为i的航班f
i
，设f
i
＝{ID
i
,PT
i
,L
i
}的航路点序列为其中p表示航路点个数，令航路点索引为k，初值为1；针对航路点取的航路点编号航班f
i
在航路点处的占用时间窗为执行步骤2
‑1‑
2；步骤2
‑1‑
2，遍历航班计划集合F
′
＝{f1,f2,...,f
n
}
‑
{f
i
}，设航班计划索引为j，初值为j＝i+1，取航班计划f
j
，令航路点索引m＝1，遍历该计划中的航路点序列如果存在某航路点与步骤2
‑1‑
1中的航路点为同一航点，则取航班f
j
在航路点处的占用时间窗为执行步骤2
‑1‑
3，否则继续遍历航班计划集合F
′
，令j＝j+1，重复执行步骤2
‑1‑
2，直到完成F
′
中所有航班遍历，执行步骤2
‑1‑
4；步骤2
‑1‑
3，如果航班f
j
在编号为的航路点处的占用时间窗与步骤2
‑1‑
1中时间窗存在重叠，则航班f
i
与航班f
j
存在碰撞风险，冲突时间范围T
range
为：令并将rt
i
添加到存在碰撞风险的航路点集合RT中，返回步骤2
‑1‑
2；步骤2
‑1‑
4，令路点索引k＝k+1，指向下一个航路点，如果k≤p，则返回步骤2
‑1‑
1；如果k>p，则航班f
i
的存在碰撞风险的航路点识别结束，令航班索引i＝i+1，返回步骤2
‑1‑
1，直到i≥n，所有航班的风险航路点识别结束。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2
‑
2包括：设风险评估时段为T，在待评估空域中，如果一个航班飞行航段与其他航段的距离小于安全值D
s
且运行时间存在重合，则相邻航段上的航班存在碰撞风险，在航班计划集合F＝{f1,f2,...,f
n
}中，n表示航班计划个数，设航班计划索引为i，并令i的初值为1，执行步骤2
‑2‑
1；步骤2
‑2‑
1，获取索引为i的航班f
i
，设f
i
＝{ID
i
,PT
i
,L
i
}的航段序列为其中p表示航段个数；令航段索引为k，初值为1；针对航段取的航路点编号航班f
i
在航段处的占用时间窗为执行步骤2
‑2‑
2；步骤2
‑2‑
2，遍历航班计划集合F
′
＝{f1,f2,...,f
n
}
‑
{f
i
}，设航班计划索引为j，初值为j
＝i+1，取航班计划f
j
，令航段索引为m＝1，遍历计划中的航段序列如果存在航段与步骤2
‑2‑
1中的航段的最小间隔距离小于D
s
，则取航班f
j
在航段处的占用时间窗为执行步骤2
‑2‑
3，否则继续遍历航班计划集合F
′
，令j＝j+1，重复执行步骤2
‑2‑
2，直到完成F
′
中所有航班遍历，执行步骤2
‑2‑
4；步骤2
‑2‑
3，如果航班f
j
在航段处的占用时间窗与步骤2
‑2‑
1中时间窗存在重叠，则航班f
i
与航班f
j
存在潜在冲突风险，冲突时间范围为：令并将rl
i
添加到存在安全风险的航段集合RL中。返回步骤2
‑2‑
2；步骤2
‑2‑
4，令路点索引k＝k+1，指向下一个航路点，如果k≤p，则返回步骤2
‑2‑
1；如果k>p，则航班f
i
存在潜在运行风险的航段识别结束，令航班索引i＝i+1，返回步骤2
‑2‑
1，直到i≥n，所有航班的潜在风险航段识别结束。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3包括：设定航空器在执行飞行任务过程中，其标称位置与航班计划位置一致，且航空器水平位置定位误差服从位置参数为μ
L
，尺度参数为λ
L
的双指数分布，高度位置定位误差服从位置参数为μ
H
，尺度参数为λ
H
的双指数分布；设航空器f
i
在时刻t的标称位置为航向为执行步骤3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：施书成，董斌，张明伟，童明，丁辉，毛亿，于楠，王凯，朱姚结，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：