一种基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法技术

一种基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法。其包括载入航空器运行轨迹数据、设置待测时域

【技术实现步骤摘要】
一种基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法


[0001]本专利技术属于空中交通管理
，特别涉及一种基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法。

技术介绍

[0002]空中交通复杂性评价是空中交通管制工作负荷评价的基础，对空中交通运行安全和效率具有非常重要的意义。当前空中交通复杂性评价方法主要有基于交通密度的评价和基于动态密度的评价。其中基于交通密度的评价方法无法考虑由于航空器之间运行态势差异而造成的不同复杂程度。基于动态密度的评价方法需要针对多种复杂性因素人工赋权，易受人为因素影响。且两种方法难以处理大规模历史数据，不利于使用大范围长时间历史数据作为计算样本以此反映某空域的长期运行状态，并提高计算结果的准确程度和可用性。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供的基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法包括按顺序进行的下列步骤：
[0005]步骤1)载入航空器运行轨迹数据：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法，其特征在于：所述基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法包括按顺序进行的下列步骤：步骤1)载入航空器运行轨迹数据：从空中交通管理数据存储系统载入航空器实际运行数据，从中提取出起飞机场、降落机场、机型、实际起飞时刻、实际降落时刻以及航空器实际飞经路径的时间戳、经度、纬度、高度、速度、航向和爬升率在内的数据，然后存入数据库；步骤2)设置待测时域
‑
空域参数：设置待测时域的起止时间；设置待测空域各边界点的经纬度坐标、空域内可允许航空器运行的高度范围；步骤3)对待测空域进行栅格化处理：根据步骤2)中设置的待测空域各边界点的经纬度坐标和空域内可允许航空器运行的高度范围，使用多个长宽均为L
s
、高度为H
S
的密铺长方体形栅格对上述待测空域进行划分而获得多个栅格，并确定出各栅格的边界坐标数据；步骤4)对待测时域进行片段化处理：以时间段T
S
为单位对上述待测时域进行划分而获得多个时段；步骤5)筛选某时段某栅格途经的航空器集合：选择步骤3)、4)中划分所得的某时段某栅格，根据步骤1)中载入的航空器实际飞经路径的时间戳、经度、纬度及高度数据，筛选出在该时段内途径该栅格的航空器而作为航空器集合；航空器进离栅格的时间以分钟计，对航空器进入栅格的时刻减去缓冲时间Δt1，对航空器离开栅格的时刻加上缓冲时间Δt2；步骤6)判断航空器集合内的航空器是否存在时刻重叠：遍历步骤5)所得的航空器集合，逐一选择任意两架航空器作为一个航空器组，判断各航空器组的通过时间是否存在交叉重叠，若存在，将该航空器组对于该栅格的潜在交互关系值设为1，否则设为0；步骤7)判断航空器间是否发生空间交互：遍历步骤6)所得的潜在交互关系值为1的航空器组，根据步骤1)载入的航空器实际飞经路径的时间戳、经度、纬度及高度数据和步骤3)确定的栅格的边界坐标数据，逐分钟判断各航空器组内航空器间是否存在水平交互、垂直交互、速度交互的情况；若存在水平交互的情况，则将该航空器组在该时刻的水平交互值设为1，否则设为0；若存在垂直交互的情况，则将该航空器组在该时刻的垂直交互值设为1，否则设为0；若存在速度交互的情况，则将该航空器组在该时刻的速度交互值设为1，否则设为0；步骤8)计算该时段该栅格内航空器总交互持续时长：遍历步骤7)所得的各时刻各航空器组的水平交互值、垂直交互值和速度交互值，分别进行求和后，即得到该时段该栅格的水平交互持续时长、垂直交互持续时长和速度交互持续时长；再将水平交互持续时长、垂直交互持续时长和速度交互持续时长相加而得到该时段该栅格的航空器总交互持续时长；步骤9)计算该时段该栅格内航空器运行时间：根据步骤5)所得在该时段途径该栅格的航空器集合、步骤1)载入的航空器实际飞经路径的时间戳、经度、纬度及高度数据、步骤3)确定的栅格边界坐标数据，检索出航空器集合内各航空器进离该栅格的时刻，并计算各航空器在该栅格内运行的持续时间；将航空器集合内各航空器运行的持续时间相加，即得到该时段该栅格内航空器运行时间；步骤10)计算该时段该栅格的栅格交互指数：由步骤8)所得的该时段该栅格的航空器总交互持续时长，除以步骤9)所得的该时段该栅格内航空器运行时间，即得到该时段该栅格的栅格交互指数；步骤11)计算该时段的空域交互指数：按照步骤8)所得的某时段某栅格内航空器总交
互持续时长和步骤9)所得的航空器运行时间的计算方法，计算该时段内各栅格的航空器总交互时长和运行时间，并将各栅格的航空器总交互时长和运行时间分别求和而得到该时段空域交互时长和该时段空域运行时间；然后将上述该时段空域交互时长除以该时段空域运行时间，即得到该时段的空域交互指数；步骤12)计算待测空域在该时段的空域复杂度：按照步骤10)所得的某时段某栅格的栅格交互指数的计算方法，计算该时段内各栅格的栅格交互指数并求和；然后将求和结果与步骤11)所得的该时段的空域交互指数相乘，即得到该时段的空域复杂度；步骤13)计算待测时域
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空域的平均复杂度：按照步骤4)所得的时段和步骤12)所述的空域复杂度计算方法，分别计算各时段的空域复杂度，然后求平均值，即得到待测空域的平均复杂度；步骤14)计算空域复杂性的空间均衡度：按照步骤10)所述的某时段某栅格的栅格交互指数的计算方法，以及步骤2)设置的待测时域的起止时间，计算待测时域内各时段各栅格的栅格交互指数，并计算每一时段内各栅格的栅格交互指数的方差，随后取各时段的方差最大值，即为待测时域
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空域内空域复杂性的空间均衡度；步骤15)计算空域复杂性的时间均衡度：按照步骤12)所述的某时段的空域复杂度的计算方法，分别计算该待测时域内各时段的空域复杂度，并计算各时段的空域复杂度的方差，即为待测时域
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空域内空域复杂性的时间均衡度。2.根据权利要求1所述的基于航空器交互关系的空域复杂性栅格化评价方法，其特征在于：在步骤7)中，所述判断航空器间是否存在水平交互的方法是：遍历步骤6)所得的存在时刻重叠的航空器组，对于两航空器的重叠时段，查询步骤1)所述的航空器实际飞经路径的时间戳、经度、纬度及高度数据，逐分钟检索各航空器的水平航向，在t时刻航空器a、b均处于栅格k中，其航向分别以H
t
(a,k...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红勇，郭宇鹏，聂文彬睿，秦冰钰，曹燚，万圣锋，刘文瀚，马丽书，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：