[发明专利]一种空域使用冲突自动检测方法及系统

权利要求书

1.一种空域使用冲突自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、对空射击管理系统汇集空域使用申请，依据这些空域使用申请形成对空射击的空域使用计划；

步骤二、针对所述空域使用计划中的申请空域进行判别，若所述申请空域处于激活状态，则送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态，送入当前激活空域队列；具体为：

所述空域使用计划中包含申请空域的空域代码和使用时间；

利用申请空域的空域代码，从空域管理数据库中读取空域使用信息；

所述空域使用信息包括：空域代码、空域名称、空域类型、空域属性、空域形状、空域状态、空域使用时间及所属单位信息；

若所述申请空域的空域使用信息中空域状态字段的记载，判断所述申请空域是否处理激活状态，若所述申请空域处于激活状态，则采用所述空域使用计划中包含的申请空域的使用时间，对空域使用信息系中的空域使用时间字段进行修改，并送入当前激活空域队列；

步骤三、遍历所述当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；具体为：

针对当前激活区域，以队列中其他激活空域以及管制空域作为对比区域；

判断当前激活区域与对比区域的空域使用时间是否存在冲突；

依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的高度是否存在冲突；

依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的平面区域是否存在冲突；

若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则修改所述空域使用计划，返回步骤二；

若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则进入步骤四；

所述管制空域是指空域类型为禁区、限制区、危险区、空中走廊以及训练空域的空域；

步骤四、根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置；

通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于所述申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，修改所述空域使用计划，返回步骤二；否则进入步骤五；

步骤五、执行所述空域使用计划；

所述根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置，具体为：

根据空管雷达监视探测到申请空域周边设定范围内共有n架飞机，其中设定范围根据经验进行设定，n为探测到的飞机数量，n为正整数；

创建空间直角坐标系o-zyx为：原点o在空域管制中心，x轴指向正东，y轴指向正北；

第p架飞机，p取[1,n]区间内所有正整数，在时刻t₀分别对应空间直角坐标系中坐标为[x_p(t₀)、y_p(t₀)、z_p(t₀)]；x_p(t₀)、y_p(t₀)、z_p(t₀)分别为第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标；

第p架飞机对应的速度为[v_p^x(t₀)、v_p^y(t₀)、v_p^z(t₀)]；v_p^x(t₀)、v_p^y(t₀)、v_p^z(t₀)分别为第p架飞机的速度对应的x、y、z轴的分量；

构建飞机的飞行航路模型，飞行航路取为空中折线，每条折线航路由飞机位置点及连接相邻飞机位置点的线段组成；

设定所述未来时刻与当前时刻t₀的时间间隔为Δt，在时间间隔Δt内飞机的运动为匀速直线飞行，t₀时刻出发预测经过Δt时间后达到t₁时刻，则申请空域内n架飞机未来时刻的位置为：

x_p’(t₁)、y_p’(t₁)、z_p’(t₁)分别为未来时刻t₁第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标；

所述通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于所述申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，具体为：

根据申请空域的空域形状构建空间解析几何模型，所述申请空域的空域形状为空间圆柱体，以其下底面为起始平面，上底面为终止平面；

取申请空域的起始平面中心点为P₀(x₀，y₀，z₀)，x₀，y₀，z₀分别为点P₀在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；终止平面中心点为P₁(x₁，y₁，z₁)，x₁，y₁，z₁分别为点P₁在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；取点P₀至点P₁的有向矢量为(X₁，Y₁，Z₁)；X₁，Y₁，Z₁分别为点在空间直角坐标系o-zyx中的x、y、z轴坐标分量；

以经过点P₀，法矢为的平面为底面π₀，构建底面π₀的一般式方程，其中的常数项为R₀；

以经过点P₁，法矢为的平面为顶面π₁，构建顶面π₁的一般式方程，其中的常数项为R₁；

针对未来时刻第p架飞机位置坐标(x_p’(t₁)、y_p’(t₁)、z_p’(t₁))，判断是否满足以下三个方程，若存在一架飞机满足以下三个方程，则所述申请空域存在飞机入侵风险；

X₁x_p’(t₁)+Y₁y_p’(t₁)+Z₁z_p’(t₁)-R₀≥0

X₁x_p’(t₁)+Y₁y_p’(t₁)+Z₁z_p’(t₁)-R₁≤0

其中r为圆柱体底面半径，i、j、k分别为x、y和z轴方向的单位方向向量。

2.一种空域使用冲突自动检测系统，其特征在于，该系统采用如权利要求1所述的方法进行空域使用冲突的自动检测，包括空域使用计划生成模块，空域使用计划解析模块，冲突判别模块以及入侵风险判断模块；

所述空域使用计划生成模块，用于实时获取空域使用申请，对空域使用申请进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，生成空域使用计划，发送至所述空域使用计划解析模块；

所述空域使用计划解析模块，按照设定的周期从空域管理数据库中读取空域使用信息并进行存储；

所述空域使用计划解析模块，还用于对所述空域使用计划进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，依据申请空域的空域代码，从存储区中读取对应申请空域的空域使用信息，若所述申请空域处于激活状态，则依据申请空域的空域使用时间对空域使用信息中空域使用时间字段进行修改，并将申请空域送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态；

所述冲突判别模块，用于实时获取当前激活空域队列，遍历所述当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则将对应申请空域送入所述入侵风险判断模块；

所述入侵风险判断模块，根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置；通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于所述申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；否则输出所述空域使用计划并执行。