一种自主运行航路的航空器安全间隔调控方法技术

本发明专利技术公开了一种自主运行航路的航空器安全间隔调控方法，将空中交通运行系统建模为一个多智能体系统，将系统通信交互关系描述为一个时变有向图，并基于群体智能的异质航空器系统“领导

【技术实现步骤摘要】
一种自主运行航路的航空器安全间隔调控方法


[0001]本专利技术属于空中交通管理
，尤其涉及一种自主运行航路的航空器安全间隔调控方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着全球经济的快速发展，航空运输市场需求日益增长。现有以地面管制员为中心进行集中式间隔管控的方式存在管制工作负荷大、机动响应滞后、航空器飞行灵活性受限等问题，无法满足复杂空域环境下安全高效运行的需求。为进一步提升空管系统的保障能力，美国国家航空航天局发布的《2019战略实施规划》以及欧洲航空安全局发布的《2020人工智能路线图》相继提出将空中交通自主运行的概念，其核心是通过将地面管制系统的间隔管理任务转移给航空器与机组人员完成，让机载端承担更多的冲突探测与解脱责任，实现空地分布式间隔保持与安全管控，进而改善空中航行的灵活性和自主性，提升空域容量，降低管制员的工作负荷。
[0003]然而，在自主运行的场景下，航空器的飞行航路选择更为灵活、飞行态势更为复杂，传统的间隔管控方式已不再适用，难以维持空域内高效安全的运行需求。此外，在航空器高密度运行条件下，间隔管控级联效应显著本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自主运行航路的航空器安全间隔调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于多智能体网络对空中交通系统建模，将每架航空器作为点集，航空器之间数据交互的通信状态作为边集构造图构建航空器间通信关系网络；S2：集群内航空器安全间隔保持分布式控制，确保航空器安全间隔、速度及方向角的一致性；S3：将航空器集群外的障碍航空器也视作智能体，构造增广多智能体系统并进行避障分布式控制，避免航空器集群与空中其他障碍物发生碰撞，最终实现自主运行航路的航空器安全间隔调控。2.根据权利要求1所述的自主运行航路的航空器安全间隔调控方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程为：S1
‑
1：将每架航空器作为独立的智能体，把空中交通系统构建为一个多智能体系统；为了表示系统中航空器之间通信情况的关联性，引入图其中，为点集，v1,v2,
…
v
n
为通信拓扑图中的n个点，表示n架航空器；为边集，为邻接矩阵，a
ij
(t)为t时刻航空器v
i
与航空器v
j
的通信状态；图中每个点对应一架航空器，每条边反映航空器之间的通信状态，若满足航空器v
i
在t时刻能接收到航空器v
j
的运行态势信息的条件，则航空器v
j
称为航空器v
i
在t时刻的邻居航空器，满足(v
j
,v
i
)∈ε(t)及a
ij
(t)≠0，反之及a
ij
(t)＝0，记航空器v
i
的邻居航空器集合为S1
‑
2：简化每架航空器模型，得到其对应的简化动力学和运动学方程为：其中，和分别为航空器v
i
的位置变量，速度变量和控制输入变量；S1
‑
3：设每架航空器的通信半径为r，则航空器v
i
的邻居航空器集合满足：同时，图中边集满足：其中，为t时刻航空器v
i
的邻居航空器集合，x
i
(t)、x
j
(t)分别为t时刻航空器v
i
和v
j
的位置。3.根据权利要求1或2所述的自主运行航路的航空器安全间隔调控方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程为：S2
‑
1：对航空器集群系统设计集群内分布式控制算法：u
i
(t)＝f
ig
(t)+f
id
(t)+f
iγ
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡开泉，杨杨，李炜，师可，陈润泽，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：