[发明专利]异质飞行器空域拥堵的预测方法和装置

权利要求书

1.一种异质飞行器空域拥堵的预测方法，其特征在于，包括：

根据异质飞行器的计划航迹和预测航迹，建立所述异质飞行器的概率可达集的离线计算模型，所述预测航迹为预测的所述异质飞行器在空域内飞行的航迹；

根据所述异质飞行器的概率可达集的离线计算模型，判断所述异质飞行器的概率可达集区域与待预测区域是否重叠；

若所述异质飞行器的概率可达集区域与所述待预测区域存在重叠，则根据所述计划航迹对应的所述异质飞行器的概率可达集区域，建立所述异质飞行器的空域拥堵预测模型；

根据所述空域拥堵预测模型，获取所述待预测区域内的拥堵信息；

所述根据异质飞行器的计划航迹和预测航迹，建立所述异质飞行器的概率可达集的离线计算模型，包括：

以所述异质飞行器的计划航迹中的多个样本点分别为圆心，建立第一椭圆概率可达集模型

通过机会约束优化模型优化所述第一椭圆概率可达集模型中的形状矩阵参数θ，建立满足预设概率的第二椭圆形概率可达集模型

根据所述预测航迹中的多个采样点，并采用场景方法对所述第二椭圆概率可达集模型中的形状矩阵参数θ'进行近似求解得到最优解θ^*，建立所述异质飞行器的概率可达集的离线计算模型

其中，所述机会约束优化模型为如下公式一所示：

其中，t_k表示所述异质飞行器的飞行时刻，k∈{1,...,n_s}表示所述异质飞行器的计划飞行时间范围，n_s表示所述计划飞行时间范围的最大值；

表示所述异质飞行器的计划航迹，其中，m表示所述异质飞行器的种类，M表示所述异质飞行器的种类个数，i表示所述异质飞行器的个数；表示所述预测航迹，其中，δ表示所述预测航迹的不确定性；

S_θ,m(t_k)表示以所述异质飞行器的第一椭圆概率可达集区域，S_θ',m(t_k)表示所述异质飞行器的第二椭圆概率可达集区域，表示所述异质飞行器概率可达集的离线计算模型中的椭圆概率可达集区域，其中，N表示所述预测航迹中的采样点的数量；S_θ,m(t_k)^T表示所述第一椭圆概率可达集区域的转置区域；

subject to表示满足……条件，P表示所述预设概率，表示概率因子。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述判断所述异质飞行器的概率可达集区域与待预测区域是否重叠，包括：

将所述异质飞行器的概率可达集区域分解为二维坐标系下的第一矢量集合，并将所述待预测区域分解为所述二维坐标系下的第二矢量集合；

根据所述第一矢量集合和所述第二矢量集合，并采用闵可夫斯基方法，获取所述异质飞行器的概率可达集区域与所述待预测区域的矢量和区域；

判断所述异质飞行器的计划航迹中的多个样本点是否属于所述矢量和区域；

若是，则确定所述异质飞行器的概率可达集区域与所述待预测区域重叠。

3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，所述判断所述异质飞行器的计划航迹中的多个样本点是否属于所述矢量和区域，包括：

获取所述矢量和区域的外接椭圆区域；

判断所述异质飞行器的计划航迹中的多个样本点是否属于所述外接椭圆区域；

若是，则确定所述异质飞行器的计划航迹中的多个样本点属于所述矢量和区域。

4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述预测航迹中的采样点的数量N满足如下公式二所示：

其中，d表示所述形状矩阵参数θ^*的维数，β表示置信因子。

5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，所述空域拥堵预测模型为如下公式三所示：

其中，表示所述空域拥堵指标函数，Ec(x,Sc)表示所述待预测区域模型，所述待预测区域为圆形区域，x表示所述待预测区域的圆心，Sc表示所述待预测区域，Nc表示所述待预测区域存在的所述异质飞行器的个数，D^δ(x,t_k)表示所述待预测区域拥堵密度。