[发明专利]低空飞行态势安全性评估指标及其评估方法

摘要

本发明属于空中交通飞行态势评估领域，具体公开了一种低空飞行态势安全性评估方法，用以评估低空特定时空内密集飞行器群体飞行活动的安全状态和变化趋势，为低空飞行活动监控、空域划设与使用等提供技术支持。该方法首先分析低空空域运行环境特征和飞行态势实时数据；然后建立低空飞行态势安全性评价关键指标及其计算方法，包括飞行冲突发生次数、飞行冲突平均持续时间、冲突解脱行为比、汇聚态势迫近程度、碰撞风险强度等；最后通过分析关键指标间的相关性和差异性，提出一种低空飞行态势安全性综合模糊聚类评价方法。本发明构建了低空飞行态势安全性评估技术框架，提出了低空飞行态势安全性量化指标和综合评估方法，兼具创新性和实用性。

主权项

低空飞行态势安全性评估指标，其特征在于，包括飞行冲突发生次数、飞行冲突平均持续时间、冲突解脱行为比、汇聚态势迫近程度、碰撞风险强度；所述飞行冲突发生次数在给定空域Ω_j的t₀‑t₁监测时段内，航空器发生飞行冲突的总次数，用以反映航空器飞行活动的整体态势；${\mathrm{Conflict}}_{{\mathrm{\Ω}}_j}^{t_0-t_1}=\underset{\mathrm{\α}}{\mathrm{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{m_{\mathrm{\α}}^{t_0-t_1}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Conflict}}_{\mathrm{\α},i}^{t_0-t_1}$其中，Ω_j表示给定空域，且α为航空器活动类型，为给定空域的t₀‑t₁时段内α类航空器总数，为第i架α类航空器在t₀‑t₁时段内所发生的飞行冲突数；所述飞行冲突平均持续时间在给定空域Ω_j的t₀‑t₁监测时段内，所有航空器冲突解脱所需时间的平均值以及某一活动类型的航空器冲突解脱持续时间的平均值用以衡量飞行态势中安全持续水平和应对冲突的综合能力；$\stackrel{\‾}{{\mathrm{Time}}_{{\mathrm{\Ω}}_j}^{t_0-t_1}}=\frac{\underset{\mathrm{\α}}{\Σ}\underset{i=1}{\overset{m_{\mathrm{\α}}^{t_0-t_1}}{\Σ}}{\mathrm{Time}}_{\mathrm{\α},i}^{t_0-t_1}}{\underset{\mathrm{\α}}{\Σ}{m}_{\mathrm{\α}}^{t_0-t_1}}$$\stackrel{\‾}{{\mathrm{Time}}_{{\mathrm{\Ω}}_j,\mathrm{\α}}^{t_0-t_1}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m_{\mathrm{\α}}^{t_0-t_1}}{\Σ}}{\mathrm{Time}}_{\mathrm{\α},i}^{t_0-t_1}}{m_{\mathrm{\α}}^{t_0-t_1}}$其中，Ω_j表示给定空域，且α为航空器活动类型，为t₀‑t₁时段内α类航空器总数，为第i架α类航空器在t₀‑t₁时段内的冲突解脱时间；所述冲突解脱行为比低空一定时空内飞行活动的航空器中进行安全冲突解脱行为的航空器数量比，用以衡量该类航空器群体受到的飞行活动影响程度；$C_{{\mathrm{\Ω}}_j}^t=\frac{{\mathrm{\Σ}}_a{\mathrm{Action}}_{{\mathrm{\Ω}}_j,\mathrm{\α}}^s\left(t\right)+{\mathrm{Action}}_{{\mathrm{\Ω}}_j,\mathrm{\α}}^h\left(t\right)+{\mathrm{Action}}_{{\mathrm{\Ω}}_j,\mathrm{\α}}^d\left(t\right)}{{\mathrm{\Σ}}_a{m}_{\mathrm{\α}}^{{\mathrm{\Ω}}_j}\left(t\right)}$其中，Ω_j表示给定空域，且α为航空器活动类型，分别表示t时刻空域Ω_j内α类航空器中进行调速、改变航向、改变高度的航空器数量，表示t时刻空域Ω_j中α类航空器总数；所述汇聚态势迫近程度ApT_ij：表示低空空域汇聚态势下航空器i和j间的迫近程度；${\mathrm{ApT}}_{ij}=\mathrm{\Σ}\frac{|\stackrel{\‾}{d_{ij}}{|}^2}{(\stackrel{\‾}{d_{ij}},\stackrel{\‾}{V_{ij}})}$其中，分别为航空器i和j的相对位置矢量和相对速度矢量；为矢量内积；所述碰撞风险强度CS_i：表示航空器之间或者航空器与障碍物之间的危险接近强度，用以衡量航空器之间或者航空器与障碍物之间的碰撞风险；${\mathrm{CS}}_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\mathrm{\η}}{{D_i}^2\left(t\right)}(\frac{1}{D_i\left(t\right)}-\frac{1}{D_0}),& D_i\left(t\right)\≤D_0\\ 0,& D_i\left(t\right)\>D_0\end{array}\right.$其中，η为位置增益系数，D_i(t)为t时刻航空器i与最近航空器或障碍物的距离，D₀为航空器i的最小安全间隔。