[发明专利]一种基于可达时空域的无冲突航迹规划方法、装置及系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于可达时空域的无冲突航迹规划方法、装置及系统，涉及空中交通管理与规划技术领域，有助于提高四维航迹运行模式下航空器飞行安全性及减少管制员工作负荷。本发明包括：采集巡航运行阶段的航空器的飞行数据，并在三维时空坐标系内记录巡航运行阶段的航空器实时位置和计划航迹；根据三维时空坐标系内计划航迹和最小安全间隔，确定主航空器的可达时空域和侵入航空器的斜圆柱保护区；将可达时空域和侵入航空器的斜圆柱保护区的交集，向二维平面投影，得到冲突改航点的集合；将冲突改航点的集合从主航空器投影在二维平面的可达时空域中剔除，即可生成无冲突改航点集合和无冲突可行改航航迹。本发明适用于空中交通管理。

技术领域

本发明涉及空中交通管理与规划技术领域，尤其涉及一种基于可达时空域的无冲突航迹规划方法、装置及系统。

背景技术

随着我国航空运输业的高速发展，对空域利用需求的不断增长与现实空域资源紧张之间的矛盾日益凸显，空域拥堵、航班延误等现象日趋严重，现有的以空域分离和预先确定航路的运行模式已经不能满足未来发展的需求。

为了解决空域资源紧缺的问题，提高现有的空域资源利用率，我国已经开始将目光转向基于航迹的新运行模式，并已进行了成功的试飞。面向未来大规模高密度航迹运行，亟需研究无冲突航迹可行空间的实时、可视化表达方法，支撑自动化和智能化的空中交通运行系统更新换代。

目前在基于航迹运行的理论研究中，航迹预测与航迹不确定性研究成果较为丰富，但现有的成果主要偏向预战术层面，对于解决空域内实际飞行的问题缺乏实时、有效的解决方法。另外，现有的航迹模型存在着建模过程较为复杂、数学求解难度大、可视化程度低等缺陷，难以集成为能为管制员解脱冲突提供辅助决策的系统工具。

这就导致了管制员开展航迹战术调配决策时，依旧主要依靠人工经验进行，对于人员的技能要求高且工作负荷大，尤其容易影响密集航迹运行的安全与效率。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于可达时空域的无冲突航迹规划方法、装置及系统，有助于提高四维航迹运行模式下航空器飞行安全性及减少管制员工作负荷。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种基于可达时空域的无冲突航迹规划方法，包括：

采集巡航运行阶段的航空器的飞行数据，并在三维时空坐标系内记录巡航运行阶段的航空器实时位置和计划航迹；

根据所述三维时空坐标系内计划航迹和最小安全间隔，确定主航空器的可达时空域和侵入航空器的斜圆柱保护区，其中，所述侵入航空器包括：在所述三维时空坐标系内与所述主航空器存在潜在航迹冲突的航空器；

将所述可达时空域和所述侵入航空器的斜圆柱保护区的交集，向二维平面投影，得到当前时刻冲突改航点的集合；

利用所述主航空器可达时空域在二维平面的投影，和所述冲突改航点的集合，提取无冲突改航点集合和无冲突可行改航航迹。另一方面，提供一种基于可达时空域的无冲突航迹规划装置，包括：

数据采集模块，用于采集巡航运行阶段的航空器的飞行数据，并在三维时空坐标系内记录巡航运行阶段的航空器实时位置和计划航迹；

第一处理模块，用于根据所述三维时空坐标系内记录航迹和最小安全间隔，确定主航空器的可达时空域和侵入航空器的斜圆柱保护区，其中，所述侵入航空器包括：在所述三维时空坐标系内与所述主航空器存在潜在航迹冲突的航空器；

第二处理模块，用于将所述可达时空域和所述侵入航空器的斜圆柱保护区的交集，向二维平面投影，得到冲突改航点的集合；

结果输出模块，用于利用所述主航空器可达时空域在所述二维平面的投影，和所述冲突改航点的集合，获取无冲突可行改航航迹，并将所述无冲突可行改航航迹显示在所述二维平面内。