[发明专利]面向飞行员的非集中式安全间隔自主保持系统

摘要

本发明公开了一种面向飞行员的非集中式安全间隔自主保持系统，其特征在于：该系统由冲突概率、分级告警和动态解脱三个模块组成；输入部分由飞机性能、飞状态、空域态势、飞行意图四种数据组成；输出部分为飞机操作参数；本系统以飞行器安全间隔自主保持为研究对象，解决在民航运行条件下，异质飞行器在不同性能、不同任务、不同优先级时，密集飞行所存在的飞行器间、飞行器与地面障碍物间、飞行器与特殊禁飞空域间的冲突探测，冲突解脱等问题。突破民航运行条件下，多飞行器间冲突探测，最优化冲突解脱策略，飞行冲突自主分级评估等关键技术，提出一套完整的面向飞行员的非集中式飞行间隔自主保持系统。

主权项

1.一种面向飞行员的非集中式安全间隔自主保持系统，其特征在于：该系统由冲突概率、分级告警和动态解脱三个模块组成；输入部分由飞机性能、飞状态、空域态势、飞行意图四种数据组成；输出部分为飞机操作参数；系统三个模块具体为：（1）冲突概率模块：模块核心算法采用概率型冲突探测方法，考虑在同一高度层飞行的两架飞机，其随机运动学模型为：                        （1）其中△S0为初始相对位置，u是相对速度，为标准二维布朗运动；将飞机 A 的运动看成是从原点开始的标准二维布朗运动，飞机 B 从△S0 开始的恒定速度为u的运动；如果标准的二维布朗运动和飞机B的保护椭圆发生碰撞，则视为发生冲突；通过类似的分析方法，得到两机的无限时间尺度内的冲突概率近似为：                    （2）（2）分级告警模块：该模块为反应当前冲突的真实危险程度，将冲突概率与可用策略数量结合考虑，进而对冲突进行分级；基于可用策略数量的冲突分级，其主要的工作是对各个策略的可用性进行分析，判断在当前哪些策略可以有效规避冲突；用来评价策略可用性的指标是成功告警率，即告警后采取策略且成功避险的概率，如果大于 0.95，则认为该策略是可用的；（3）动态解脱模块：该模块采用基于马尔科夫决策的方法得到最优解脱策略，主要原理是在分析当前可采取的所有行为后，以最大收益为原则，优选出能使当前收益最大的行为；由于这种方法将所有可能的行为都进行了分析，而且可以同时对将来时刻决策收益进行分析，因而当用于最优解脱策略选择时，可以取得良好效果。