[发明专利]机场场面路网模型及机场场面冲突检测临界告警算法

说明书

技术领域

本发明属于软件算法领域，涉及一种机场场面路网模型及机场场面冲突检测临界告警算法。

背景技术

机场场面交通系统构成十分复杂，不仅有大量航空器的推出、开车、滑行、起飞、着陆，还有为航空器提供地面保障作业的大量特种服务车辆、设备及人员的活动。为防止地面运行航空器之间、航空器与特种车辆、设备、人员之间发生冲突和碰撞，必须对机场进行有效分区并建立统一的地面活动引导与控制。机场可供航空器运行的场地包括：跑道、快速出口滑行道、滑行道、联络道、机坪以及临近机场的低高度空域等，其中，机坪允许特种服务车辆、设备及人员进入。机场活动区及临近空域内航空器、车辆运行必须遵守统一的交通规则，即飞行基本规则和民用机场航空器活动区道路交通安全管理规则。例如：飞机在跑道上起降应符合起飞着陆最小间隔；地面滑行时交叉道口相遇，一方应在中间停止位置标志以外等待；禁止对头滑行；跟进滑行应符合50m最小间隔；有飞机进近着陆时禁止其他飞机进入电磁敏感区和临界区。

目前已有研究试图采用几何冲突探测、微积分、智能仿真、线性和非线性规划、管制最小安全间隔和安全程序等方法解决冲突探测问题。与之相关的场面目标避撞技术涉及面广，系统较为复杂，国外一些基于A-SMGCS概念开发的系统还处于工程验证阶段。莱斯公司研发的机场场面监视系统原型是少数比较成熟的产品之一，技术上通过预测航空器过同一点时间差来判定滑行冲突。欧洲猫空管自动化系统具备一定的计划冲突探测功能，旨在解决流量管理问题，依据推算和统计飞经同一导航台的航班量及时间间隔，启用相应的飞行流量控制策略。

采用碰撞检测方法研究航空器在跑道、滑行道上的冲突问题，容易忽视机场构形、路网对运动轨迹及空间分布的影响，航空器运行须接受管制干预，同时满足一定的条件约束，如遵循航空器滑行牵引规定和机场活动区道路安全交通管理规则等，现有技术无法处理对头滑行僵局等情况，交叉口等待让行时容易产生虚警；需要有高精度监视信号的支持，冲突检测的准确性过分依赖于监视目标定位的精度，系统稳定性和鲁棒性差。

发明内容

为克服传统技术过分依赖实时监测精度，容易产生虚警的技术缺陷，本发明公开一种机场场面路网模型及机场场面冲突检测临界告警算法。

机场场面路网模型，将机场航空器地面移动路径分为岔口组件、滑行道组件、跑道组件以及滑行道组件端口；其中滑行道组件包括机场内全部航空器地面移动通道；岔口组件包括航空器暂停区、及滑行道组件的交叉点；所述岔口组件包括岔口定义点，所述岔口定义点为预先定义的岔口组件的核心点；所述岔口组件和滑行道组件的公共端为滑行道组件端口；所述跑道组件为按照机场安全规则定义的包围跑道的多边形区域；还包括机场信息数据库，所述机场信息数据库包括所有岔口定义点、滑行道组件端口及滑行道组件拐点的名称和经纬坐标，所述滑行道组件拐点为不是直线的滑行道在方向改变时的拐点。

优选的，所述机场场面路网模型对岔口组件、滑行道组件、及滑行道组件端口的命名遵循如下规则：岔口组件和滑行道组件名称都由标识字符串和组件名称字符串组合组成；其中岔口组件的组件名称字符串与岔口定义点名称相同；滑行道组件端口为名称由该端口连接的相邻两个组件的组件名称字符串组合而成。

优选的，所述机场信息数据库还包括组件数据库，所述组件数据库包括全部岔口组件和滑行道组件的道路通过等级信息。

本发明还公开一种机场场面冲突检测临界告警算法，基于如上所述机场场面路网模型，包括如下步骤：

步骤1.对每一航空器，按照航空器的地面路径及航空器速度计算航空器进入和离开全部组件的时间；

步骤2.对每一岔口组件，将进入该岔口组件的全部航空器按照进入时间先后顺序排序；比较前一航空器离开岔口组件是否晚于后一航空器进入岔口组件的时间，是则报警，否则继续后续岔口组件判断；

步骤3.对每一滑行道组件，将进入该滑行道组件的全部航空器按照进入时间先后顺序排序；判断前后两航空器滑行方向是否相对，是则进入步骤301，否则进入步骤302；

步骤301.判断前一航空器离开滑行道组件是否晚于后一航空器进入滑行道组件的时间，是则报警，否则继续后续判断；

步骤302.判断前一航空器和后续任一航空器的路径距离在滑行时间段内是否均小于预设距离，是则报警，否则继续后续判断；

上述步骤1之后的步骤2和步骤3顺序可以先后对调，步骤301和步骤302为步骤3的组成部分。

优选的，所述步骤1还包括判断航空器是否不高于其通过的全部地面路径的最低道路通过性等级，是则继续后续步骤，否则报警。