[发明专利]一种基于有向元胞自动机空中导航及冲突解脱方法

权利要求书

1.一种基于有向元胞自动机空中导航及冲突解脱方法，其特征在于：包括空域数据库模块、信号自动广播模块、接收模块、数据处理模块和显示交互模块，

空域数据库模块，包括国家规定的可飞空域和该空域范围内的障碍物的特性参数；

信号自动广播模块，用于自动广播由机载星基导航和定位系统生成的自身精确的定位信息；

接收模块，用于接收邻近飞机的精确定位信息；

数据处理模块，用于处理空域数据库模块和接收模块接收的邻近飞机的定位信息，利用有向元胞自动机模拟空域，计算出飞机飞行路径及冲突时的解脱路径；

显示交互模块，用于显示飞机的导航路径及邻近空域内其它飞机与障碍物的信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于有向元胞自动机空中导航及冲突解脱方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)在数据处理模块中输入相关空域的数据信息，将飞行区域进行适当的分割，分割的大小根据ADS-B系统信号的接受和发射能力确定；

2)空域模型的建立，利用有向元胞自动机在航空器飞行空域建立模型；

21)考虑二维空域进行网格划分，每个网格代表一个元胞，网格的大小为飞机盘旋半径r的2倍，根据飞行原理，航空器盘旋半径r为：

r=v2gtanγ]]>

其中，v表示飞行速度，g表示重力加速度，γ表示盘旋坡度；

22)利用二维的Moore型元胞自动机来定义其邻居，一个元胞的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下相邻的8个元胞为该元胞的邻居，其邻居定义如下：

N_moore＝{c_i＝(x_ix,y_iy)||x_ix-x_ox|≤1and|y_iy-y_oy|≤1}，(x_ix,y_iy)∈Z²，Z为整数集合；

23)每一个元胞状态均用布尔代数来表示，当该元胞被占用或系统中的限制区以及恶劣天气占用元胞位置时，该元胞状态为1，没有被占用时，元胞状态为0；

24)将时间t离散化处理，每过t₀时长，元胞的状态自动更新一次，飞机将根据运算结果，判定向临近邻居的移动方向，给出飞机是保持现有航向，还是调整飞行方向的提示；

3)以导航飞机自身为中心，模拟空域建立坐标系：

31)对进入空域的航空器从小到大依次分配编号，对离开飞行区域的飞机的编号，从小到大依次分配给新进入的飞机，当遇到冲突时，编号最小的飞机最先调整方向；

32)水平轴X：x_o表示飞机所处的水平状态，x_d表示飞机将前行的水平邻居状态，

垂直轴Y：y_o表示飞机所处的垂直状态，y_d表示飞机将前行的垂直邻居状态，

其中，当所处的元胞状态为1时，x_o、x_d、y_o和y_d的值为1，元胞状态为0时，其值为0；

33)判断元胞的移动方向，出发点指向终点的连线方向，是元胞的移动方向，根据以下条件确定元胞下一离散时间点上的移动方向：

x_d-x_o＞0，元胞向右移动；

y_d-y_o＞0，元胞向上移动；

x_d-x_o＜0，元胞向左移动；

y_d-y_o＜0，元胞向下移动；

x_d-x_o＝0，元胞无水平移动；

y_d-y_o＝0，元胞无垂直移动。

4)将导航结果在显示交互模块中进行显示。