[发明专利]基于4D航迹和雷达数据的中期空中交通冲突探测方法

权利要求书

1.一种基于4D航迹和雷达数据的中期空中交通冲突探测方法，其特征在于：将精确4D航迹数据、实时雷达数据投影到空中交通管制系统的显示平面，根据精确4D航迹数据和实时雷达数据，对每一航空器对进行过滤处理，排除未来30分钟内没有可能与其他航空器发生冲突的航空器；然后对有潜在冲突的航空器对进行重点探测，根据两架飞行器的垂直间隔和时间间隔，利用坐标转换计算出航空器对的相对速度和相对位置的协方差，再计算出在t时刻预测位置间隔小于安全间隔的概率，得出是否存在冲突的探测结果；

本方法包括如下步骤：

第一步：通过飞行数据处理和精确4D航迹处理获得每一飞行计划的精确4D航迹信息，将4D航迹投影到空中交通管制系统的显示平面；

第二步：通过导航监视系统获得每一航空器的实时雷达数据，特别是空中位置参数，将其位置投影到空中交通管制系统的显示平面；

第三步：根据精确4D航迹信息和实时雷达航迹数据，对每一航空器进行简单过滤处理，排除未来30分钟内没有可能与其他航空器发生冲突的航空器；

第四步：根据位置关系，选择有潜在冲突的航空器对；

第五步：根据精确四维航迹，计算未来30分钟内两架航空器间距最小的时刻以及两架航空器各自的位置；

第六步：对航空器对进行从航向坐标系到惯性坐标系的坐标系转换；

第七步：利用从航向坐标系到惯性坐标系转换计算出航空器对的相对速度和相对位置的协方差；

第八步：分别计算航空器对在水平方向和垂直方向上的冲突概率；

第九步：计算航空器对的冲突概率，并判断未来30分钟内是否存在冲突。

2.如权利要求1所述的中期空中交通冲突探测方法，其特征在于：所述精确4D航迹数据包括各个航路点的精确位置、航空器过每个航路点的预计高度、速度及预计过点时间；所述根据雷达数据包括飞行器位置、高度、速度、加速度数据。

3.如权利要求1所述的中期空中交通冲突探测方法，其特征在于：所述根据精确4D航迹信息和实时雷达航迹数据，对每一航空器进行过滤处理，其过滤处理的方法是采用垂直间隔快速排除算法和时间间隔快速排除算法排除未来30分钟内没有可能发生飞行冲突的航空器；垂直间隔快速排除算法是在两架航空之间的垂直间隔如果大于安全垂直间隔，则排除掉；时间间隔快速排除算法是在两架航空器之间的时间间隔如果大于安全时间间隔，则排除掉。

4.如权利要求1所述的中期空中交通冲突探测方法，其特征在于：所述利用从航向坐标系到惯性坐标系转换计算出航空器对的相对速度和相对位置的协方差：

设两架飞机在惯性坐标系下的实际位置之差为Δp，预测位置之差为航空器对的联合航迹误差的协方差矩阵：其中航空器对相对位置的航迹误差

其中航空器对相对位置的航迹误差q为航空器在航向坐标系下的实际位置，为预测位置，为此位置的航迹误差，航迹误差的协方差矩阵

为航空器从航向坐标系到惯性坐标系的旋转矩阵；

所述分别计算航空器对在水平方向和垂直方向上的冲突概率：是先将联合航迹误差C进行Cholesky分解C＝LL^T，为了便于计算，对积分域进行非正交变化T，其中T＝L^-1；

计算两航空器冲突的概率其中如果PC(t)＞0.85，则报告冲突告警，否则认为两航空器之间无冲突。