【技术实现步骤摘要】
一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法
[0001]本专利技术属于空中交通管理
，涉及交通复杂性管理，具体涉及一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法。
技术介绍
[0002]随着民航运输业的快速发展，空中交通需求大幅增加，当前地基空中交通管理系统容量逐渐饱和，导致空域拥堵频发，空域运行安全受到严重威胁，系统效率下降等问题。为了提高未来空中交通的可预测性、灵活性和效率并释放额外的系统容量，国际民航组织在航空系统组块升级中提出了交通复杂性管理的运行概念。当前针对复杂性管理的相关研究仅关注降低航班的运行复杂度，未考虑航班的飞行效率目标。同时，相关研究还未考虑航班经过航路点的所需到达时间对于其飞行航迹的约束。当前研究在规划航班飞行航迹时采用完全集中式或分布式的控制策略，然而集中式控制策略存在计算成本高，难以适用于战术规划阶段的问题，分布式控制策略则因缺少全局信息而可能导致系统的最优性降低的问题。
技术实现思路
[0003]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于时空可达空间的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：基于相关数据进行航迹预测；S2：依据预测航迹和航空器性能生成栅格化的时空可达空间；S3：依据时空可达空间建立多目标自主四维航迹规划模型；S4：通过多目标自主四维航迹规划模型，利用基于混合集中式和分布式策略的多机集群协同优化算法计算航空器四维航迹。2.根据权利要求1所述的一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法，其特征在于，所述步骤S1中相关数据包括航班飞行计划，航空器飞行性能，空域信息，航迹预测的方法为：获取航班的飞行计划，航空器飞行性能，空域信息数据，根据获取的数据预测航班的四维航迹，包括航班飞行经过的航路点三维坐标和所需到达时间。3.根据权利要求2所述的一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法，其特征在于，所述步骤S2中时空可达空间的生成方法为：依据预测的四维航迹信息，受所需到达时间的约束，航空器从起始航路点a到目的地航路点b的时空可达空间设定为一个椭圆，椭圆的边界表示为：路点b的时空可达空间设定为一个椭圆，椭圆的边界表示为：式中，(x
R
,y
R
)为航空器时空可达空间边界上的点在x
‑
y平面上的坐标，(x
a
,y
a
)，(x
b
,y
b
)分别为航路点a和航路点b的坐标，v
max
为航空器的最大飞行速度，Δt＝T
b
‑
T
a
为航空器从起点航路点到终点航路点的所需飞行时长，其中T
a
，T
b
分别为航空器到起点航路点a和终点航路点b的所需到达时间；将空域离散为一组大小相等的正方形栅格单元，每架飞机改航航路点的候选位置为时空可达空间中栅格单元的中心点。4.根据权利要求1所述的一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法，其特征在于，所述步骤S3中多目标自主四维航迹规划模型的建立包括：A1：设定决策变量；A2：构建目标函数；A3：设定约束条件。5.根据权利要求4所述的一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法，其特征在于，所述步骤A1中设定决策变量包括航空器水平改航机动和航空器飞行高度层分配；航空器水平改航机动：通过指派飞机改航的可选航路点位置w＝(x
R
,y
R
)重构飞机的水平飞行轨迹，其中x
R
和y
R
分别是x和y轴上的改航路点坐标；航空器飞行高度层分配：通过分配可选飞行高度层l给飞机以在垂直剖面分隔交通流。6.根据权利要求4所述的一种基于时空可达空间的自主协同交通复杂性管理方法，其
特征在于，所述步骤A2中目标函数的构建包括：最小化航迹调整成本，即，min f(w,l)＝D+αΨ其中，f(w,l)是航空器的航迹调整成本；D和Ψ分别是与用户偏好航迹的偏差量和航迹复杂度；α为反映两个目标相对重要性的系数；其中，用户偏好航迹的偏差量D定义为计划航迹与用户偏好航迹相比的额外飞行距离，即D＝D
H
(w,l)+D
V
(w,l)其中，D
H
为水平额外飞行距离，D
V
为垂直额外飞行距离；采用基于线性动力系统的内禀复杂度指标度量航迹复杂度：以基准航空器的采样点P
i,k
为中心，在圆柱体空间内搜索相邻航空器的观测向量，即为中心，在圆柱体空间内搜索相邻航空器的观测向量，即其中，是航空器j的位置观测向量，x
i
,y
i
,z
i
技术研发人员：周逸，胡明华，杨磊，王宇驰，韩斯特，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。