[发明专利]一种基于碰撞风险的进离场程序无人机管控区边界确定方法

说明书

本发明提供了一种基于碰撞风险的机场跑道进离场程序下，跑道区域无人机管控区边界的确定方法，该方法包括：S1依据跑道进离场程序运行数据和碰撞风险概率e，航段曲线s∈[0，s₁]，建立管控区边界划设模型；S2根据管控区边界划设模型，设置迭代终止阈值，通过迭代求解方法求解航段曲线的弧长参数s₁近似解。本发明采用该方法划设跑道区域的无人机管控区，以确保在不影响民航飞机运行安全与效率的前提下，实现对民用无人机管控区的精准划设，为无人机的精细化运行管理提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及空中交通管制技术领域，尤其涉及空中无人机管制。

背景技术

近年来，国内民用无人机市场规模急剧扩大，无人机产业呈现井喷式增长。 无人机具有机动性好、生存能力高、尺寸小、成本低且过载能力强等特点，在物 流运输、电力巡线、农林植保、抢险救灾、地理测绘等领域有着广阔的应用前景。 由于无人机易制造、易获取，使用者广泛，由此导致潜藏在背后的风险多种多样。 因此，为防止无人机干扰民航航班正常起降，相关部门对机场周边超低空飞行区 域的无人机运行实施了严格的管控。

最初，我国绝大部分地区根据民航局颁布的《民用机场运行安全管理规定》(CCAR-140) 中第一百六十六条所规定的机场周边障碍物限制范围，将机场周边包含机场障碍物限制面在 内的距机场跑道中心线两侧各10公里，跑道端外20公里的区域，划设为无人机管控区域。

2017年5月，民航局根据国际民航组织《国际民用航空公约附件14-机场》中对障碍物限制面的相关规定，陆续公布我国运输机场障碍物限制面保护范围，该范围由如图1所示的12个坐标点依次连接而成，其中圆弧部分的半径为7070米，随后多地将该范围(障碍物限制面保护范围)上方空域作为民用轻型无人机管控空域。该工作提出了无人机管控区域容 差缓冲区的概念，容差缓冲区是机场障碍物限制面向外延展一定距离对应的区域。诚然，在 机场周边超低空飞行区域划设无人机管控区，对无人机在机场周边的运行进行限制，是保障 民航航班安全运行的必要措施。但若机场周边针对无人机的管控区域划设过大，也会使得无 人机可飞区域减少，从而对无人机产业发展造成一定的阻碍。目前的无人机管控区域划设缺 乏科学性，主要体现如下：

首先，机场周边无人机管控区域划设参照的《民用机场运行安全管理规定》所规定的机 场周边障碍物限制范围，是针对静止障碍物作出的限制，而目前参照的国际民航组织《国际 民用航空公约附件14-机场》所划定的包括内水平面、锥形面等障碍物限制面及其保护范围 (含容差缓冲区)，同样是针对静止障碍物。无人机作为移动物体，套用上述针对静止障碍 物所划定的限制范围或保护范围对无人机飞行活动进行管控，显然是不尽合理的。

其次，上述两类方案是针对所有跑道的固定方案，欠缺对不同跑道运行特性的适应，理 由如下：一，不同的跑道对应的进离场程序截然不同，用固定方案去适应不同的跑道未必科 学合理，无人机管控空域的划设应该适应具体的飞行程序。例如就目前方案而言，机场障碍 物限制面是跑道两侧对称的区域，然而航空器起降阶段未必是沿着跑道方向，甚至有可能是 明显偏向于跑道一侧，无人机管控区域应该结合实际运行情况划设，未必对称；对称的无人 机管控区域对于上述跑道来说，可能会导致管控区的范围过大，从而限制无人机飞行区域。 二，就目前方案而言，所有跑道对应的容差缓冲区的圆弧半径均为7070米，该固定的划设 缺少相关依据。事实上，根据《国际民用航空公约附件14-机场》规定，不同类型跑道对应 的内水平面和锥形面大小不一，导致不同类型跑道的障碍物限制面不同。因此，不同类型跑 道在划设不同障碍物限制面的同时却又划设相同的容差缓冲区圆弧半径，缺乏科学依据。

由于目前专门针对无人机的机场周边管控区域划设的法规还处于缺失状态，亟需一套以 无人机为对象的机场周边管控区域划设方法，为相关法规的制定提供技术支持，在既保障民 航航班安全起降的同时，尽可能缩小机场周边无人机管控区域范围，为机场周边运行的无人 机提供更多可飞区域，从而进一步促进无人机产业的发展。

发明内容