[发明专利]一种基于保护带的空域扇区边界划分方法

说明书

本发明公开一种基于保护带的空域扇区边界划分方法。本发明在已完成管制员工作负荷聚类基础上，首先根据最小距离约束建立航路保护带和机场保护带，然后以保护带为基础为每个类构造多边形，并以所述多边形为广义基点在各个多边形之间生成由多边形组成的广义Vonoroi图，最后将广义Vonoroi图中的边进行处理形成空域扇区的边界。本发明所述方法通过设置保护带能够保证飞机在飞行时不会出现不断穿越空域扇区边界而导致管制失效情况的发生；而且空域扇区在形状上为边数尽量少的多边形，使空域扇区边界不会因有太多变化而影响管制员辨识。

技术领域

本发明属于空中交通管理技术领域，具体涉及一种基于保护带的空域扇区边界划分方法。

背景技术

在空中交通管理中，空域扇区划分对保证空中交通安全起着至关重要的作用。空域扇区划分一般是通过管制员工作负荷聚类和扇区边界确定来实现的。工作负荷聚类是将给定空域内的管制员工作负荷分成若干部分，每一部分称为一个类。这种划分是按照每个类工作负荷量不超过管制员所能承受的最大值且各类间负荷均衡原则予以确定。有关分类的实现方法有很多种，诸如石英生长法、二分法、遗传算法等。由于飞行器是沿着航路飞行，所产生的管制员工作负荷均在航路上，因此分类时会在航路上产生类与类之间的分界点，这些分界点称为分类点。

虽然在航路上有明确的分类点予以明确指示各类之间的界限，但航路之外的空域却缺少这种分界。这就需要继续设计类之间的区分边界，即进行扇区边界划分。论文“Effect of Dynamic Sector Boundary Changes on air Traffic Controllers”及“Sector Design and Boundary Change Considerations for Flexible AirspaceManagement”的研究成果表明，扇区边界划分精确度的高低直接影响着管制员的认知和辨识能力，特别是航路和扇区边界之间的位置与距离关系以及扇区形状对管制员的影响尤甚，进而在很大程度上影响着空域运行安全。因此进行扇区边界划分必须要满足一定要求和约束条件：一是航路和扇区边界之间的最小距离约束条件，即扇区边界距离航路必须保持一定距离，这样才能保证飞机在飞行时不会出现不断穿越扇区边界而导致管制失效情况的发生；二是扇区在形状上为边数尽量少的多边形，以使得扇区边界不会有太多变化而影响管制员辨识。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种基于保护带的空域扇区边界划分方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于保护带的空域扇区边界划分方法，包括以下步骤：

步骤1，以机场为中心建立正方形的机场保护带，以航线为对称轴建立边界与航线平行的航线保护带，机场保护带的边长和航线保护带的宽度均为2d，d大于或等于最小安全距离；

步骤2，以每条航线上的每个分类点为中心，画两条垂直于所述分类点所在航线的直线与所述分类点两侧的航线保护带边界相交，得到构成边长为2d的正方形顶点的4个交点；将所有交点和部分关键点连接成边数尽量少的多边形，每个多边形中至少包含一个所述正方形中垂直于航线的边，且其它边均不穿越保护带(航线保护带和机场保护带)；关键点是航线保护带边界与给定空域边界的交点以及机场保护带的顶点；

步骤3，以步骤2得到的多边形为广义基点生成由多边形组成的广义Voronoi图，其中穿过航线的边与航线保护带边界垂直相交；

步骤4，保留广义Voronoi图多边形中与航线保护带边界垂直相交的边和给定空域的边界，对剩余的边进行处理使每个多边形的边尽量少，处理后多边形的边即为空域扇区的边界。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：