[发明专利]基于飞行趋势推理的时空概率分布网格飞行冲突检测方法

权利要求书

1.一种基于飞行趋势推理的时空概率分布网格飞行冲突检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将星基协同监视信息进行数据预处理，提取出航空器飞行的实时动态信息，获取当前空域中航空器运行状态估计；

2）提取ADS-B系统监视报告中反映当前航空器飞行意图的信息，将当前状态与监视报告信息相结合对飞行趋势进行概率性推理，寻找当前概率最大的趋势模型，推测出飞行趋势；

3）结合飞行趋势推理结果和飞行计划信息，构造航空器未来一段时间的飞行模型组合，依据飞行动力学理论对航空器飞行模型进行计算，结合航空器所在位置处的气象风信息，推算出航空器未来一段时间的四维航迹精细化表征结果；

4）采用规则立方体结构对管制空域进行栅格化网格划分，使用经纬度、高度、时间四个变量对每个网格进行标记；对时空冲突空域的网格进行时间和空间上的受限建模和危险概率标记；

5）计算获取航空器未来一段表征时间范围内位置预测误差椭圆范围，并对航空器未来一段时间的推算位置误差在经纬度、时间上作高斯分布假设，计算出航空器在管制空域网格内出现的联合概率密度；

6）利用计算出的每个航空器在管制空域网格内出现的联合概率密度，计算出管制空域各时空分布网格内的飞行冲突情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中，星基协同监视信息包括ADS-B系统监视信息、TIS-B系统监视信息；所述航空器飞行的实时动态信息包括航空器的位置、速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中，所述反映当前航空器飞行意图的信息包括目标状态报告、下一个航迹改变点报告。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述趋势模型为描述飞行可能运动趋势的一系列原始趋势模型，包括位置类趋势模型和速度类趋势模型，其中位置类趋势模型又包括水平维度和垂直维度的趋势模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的寻找概率最大的趋势模型，具体为：

对水平维度的趋势模型，当前航向角与候选模型所在向量的航向角比较，设趋势模型航向角和当前航空器航向角之间的差值服从正态分布规律，利用正态分布假设计算出对应的模型概率；

在垂直方向上，利用当前高度和目标高度信息，设趋势模型爬升/下降率和当前航空器爬升/下降率之间的差值服从正态分布规律，利用正态分布假设计算出对应的模型概率；

在速度方向上，利用当前速度和目标速度信息，设趋势模型加速度和当前航空器加速度之间的差值服从正态分布规律，利用正态分布假设计算出对应的模型概率；

当在空间域上对模型进行趋势推理出现概率相同的情况时，选取时间域进行判断，即设当前时刻至趋势模型到达目标航路点的时长服从正态分布，利用正态分布假设计算出模型概率；

对上述得到的模型概率进行加权计算，最终选择概率最大的模型作为唯一的趋势模型。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3）所述的构造航空器未来一段时间的飞行模型组合，具体为：

设根据飞行计划得到的运动模型组合为：自航路点P1点采用运动模型M1到达航路点P2，自航路点P2开始采用运动模型M2至航路点P3；

且设当前航空器所在位置点为N点，且按照步骤2）获取到N点的趋势模型为M0，则有：

1）若飞行趋势推理结果显示下一目标航路点为起飞机场或目的机场，则从当前位置N点起按照趋势模型计算后续飞行航迹；

2）若飞行趋势推理结果显示下一目标航路点不是机场，则从当前位置N点起先按照趋势模型计算航迹推算，若计算出的航迹点位置在航路点P2点附近一定阈值内，则认为已过该P2点，依次遍历所有航路点；假设该步骤计算出航空器已过P2点，则后续航空器在完成趋势模型M0后，按照P2至P3的运动模型M2运动至P3；若未过P2点，则后续在完成趋势模型M0后，按照运动模型M1运动至P2，P2之后采用运动模型M2到达P3。