基于虛擬管制員的空域仿真方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于虛擬管制員的空域仿真方法及其裝置，該方法包括：獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件；若判斷獲知飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性能數(shù)據(jù)；根據(jù)飛行計(jì)劃、風(fēng)條件及航空器性能數(shù)據(jù)獲得航空器的第一軌跡信息，并檢測(cè)是否接收到管制指令；若檢測(cè)到管制指令，則根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息；若未檢測(cè)到管制指令，則根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。本發(fā)明實(shí)施例提供的基于虛擬管制員的空域仿真方法及其裝置能夠提高仿真的實(shí)時(shí)性。
【專利說(shuō)明】基于虛擬管制員的空域仿真方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例涉及航空管理技術(shù)，尤其涉及一種基于虛擬管制員的空域仿真方法 及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)每年的航班數(shù)量直線上升，由此導(dǎo)致的空 域資源與飛行需求之間的矛盾日漸突出。
[0003] 在實(shí)際運(yùn)行中，空域管理者綜合分析航班時(shí)刻表、臨時(shí)飛行計(jì)劃、空域結(jié)構(gòu)、空管 基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)和天氣條件等因素，結(jié)合當(dāng)前空中交通態(tài)勢(shì)和未來(lái)發(fā)展，形成空域運(yùn)行 管理方案，據(jù)此動(dòng)態(tài)空域調(diào)整和飛行流量調(diào)配。在空域運(yùn)行管理方案付諸實(shí)施前，需要對(duì)其 運(yùn)行效果進(jìn)行仿真評(píng)估，以驗(yàn)證該方案的有效性，并對(duì)空域運(yùn)行管理方案進(jìn)行優(yōu)化。現(xiàn)有技 術(shù)中，使用基于虛擬管制員的推演模式進(jìn)行仿真運(yùn)算時(shí)，為達(dá)到貼近實(shí)際的仿真效果，通過(guò) 對(duì)管制員在不同環(huán)境下的思維、判斷和發(fā)出指令的抽象模擬，由虛擬管制員的自主判斷來(lái) 探測(cè)和化解飛行沖突，并通過(guò)建立管制運(yùn)行規(guī)則庫(kù)來(lái)逼近管制員的探測(cè)和化解飛行沖突的 行為。
[0004] 然而，在實(shí)際的仿真運(yùn)算過(guò)程中，飛行流量的數(shù)據(jù)很大，由虛擬管制員的自主判斷 來(lái)探測(cè)和化解飛行沖突的方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算需求量大，導(dǎo)致仿真的實(shí)時(shí)性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于虛擬管制員的空域仿真方法及其裝置，用以提高仿真 的實(shí)時(shí)性。
[0006] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于虛擬管制員的空域仿真方法，包括：
[0007] 獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件；
[0008] 若判斷獲知所述飛行計(jì)劃和所述航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性能數(shù)據(jù)；
[0009] 根據(jù)所述飛行計(jì)劃、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)獲得所述航空器的第一軌 跡信息，并檢測(cè)是否接收到管制指令；其中，所述管制指令包括改變飛行速度、改變飛行高 度、改變航向；
[0010] 若接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所 述管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息；
[0011] 若未接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及 所述第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0012] 如上所述的空域仿真方法，其中，所述飛行計(jì)劃包括航空器類型及航線關(guān)鍵點(diǎn)的 相關(guān)信息；其中，所述航線關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)信息包括關(guān)鍵點(diǎn)的位置、航空器在該關(guān)鍵點(diǎn)的速 度、加速度及航向角。
[0013] 如上所述的空域仿真方法，其中，所述判斷獲知所述飛行計(jì)劃和所述航跡沖突規(guī) 則合法包括：
[0014] 若所述飛行計(jì)劃符合邏輯規(guī)則和業(yè)務(wù)規(guī)則，則判斷獲知飛行計(jì)劃合法；
[0015] 若所述航跡沖突規(guī)則中至少兩個(gè)航空器之間的距離不小于預(yù)設(shè)的最小距離，則判 斷獲知所述航跡沖突規(guī)則合法。
[0016] 如上所述的空域仿真方法，其中，所述航跡沖突規(guī)則包括至少兩個(gè)航空器之間的 水平縱向間隔、水平橫向間隔及垂直方向間隔的距離。
[0017] 如上所述的空域仿真方法，其中，所述根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī) 則以及管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息，包括：
[0018] 根據(jù)所述管制指令、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)計(jì)算獲得第二軌跡信息；
[0019] 根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所述第二軌跡信息，判斷航空 器是否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0020] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于虛擬管制員的空域仿真裝置，包括：
[0021] 第一獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件；
[0022] 判斷模塊，用于若判斷獲知所述飛行計(jì)劃和所述航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空 器性能數(shù)據(jù)；
[0023] 檢測(cè)模塊，用于根據(jù)所述飛行計(jì)劃、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)獲得所述 航空器的第一軌跡信息，并檢測(cè)是否接收到管制指令；其中，所述管制指令包括改變飛行速 度、改變飛行高度、改變航向；
[0024] 第二獲取模塊，用于若接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航 跡沖突規(guī)則以及所述管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息；
[0025] 第三獲取模塊，用于若未接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述 航跡沖突規(guī)則以及所述第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0026] 如上所述的空域仿真裝置，其中，所述飛行計(jì)劃包括航空器類型及航線關(guān)鍵點(diǎn)的 相關(guān)信息；其中，所述航線關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)信息包括關(guān)鍵點(diǎn)的位置、航空器在該關(guān)鍵點(diǎn)的速 度、加速度及航向角。
[0027] 如上所述的空域仿真裝置，其中，所述判斷模塊包括：
[0028] 判斷飛行計(jì)劃合法單元，用于若所述飛行計(jì)劃符合邏輯規(guī)則和業(yè)務(wù)規(guī)則，則判斷 獲知飛行計(jì)劃合法；
[0029] 判斷航跡沖突規(guī)則合法單元，用于若所述航跡沖突規(guī)則中至少兩個(gè)航空器之間的 距離不小于預(yù)設(shè)的最小距離，則判斷獲知所述航跡沖突規(guī)則合法。
[0030] 如上所述的空域仿真裝置，其中，所述航跡沖突規(guī)則包括至少兩個(gè)航空器之間的 水平縱向間隔、水平橫向間隔及垂直方向間隔的距離。
[0031] 如上所述的空域仿真裝置，其中，所述第二獲取模塊包括：
[0032] 第一獲取單元，用于根據(jù)所述管制指令、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)計(jì)算 獲得第二軌跡信息；
[0033] 第二獲取單元，用于根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所述第二 軌跡信息，判斷航空器是否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0034] 本發(fā)明提供的基于虛擬管制員的空域仿真方法及其裝置，通過(guò)獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì) 劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件，若判斷獲知飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性 能數(shù)據(jù)，根據(jù)飛行計(jì)劃、風(fēng)條件及航空器性能數(shù)據(jù)獲得航空器的第一軌跡信息，并檢測(cè)是否 接收到管制指令，若檢測(cè)到管制指令，則根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及管制指 令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息；若未檢測(cè)到管制指令，則根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則 以及第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則，以及管 制指令或第一軌跡信息，判斷航空器是否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息，避免了現(xiàn)有 技術(shù)中通過(guò)對(duì)管制員在不同環(huán)境下的思維、判斷和發(fā)出指令進(jìn)行抽象的模擬，由虛擬管制 員的自主判斷來(lái)探測(cè)和化解飛行沖突的行為，減小了計(jì)算量，可以提高仿真的實(shí)時(shí)性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1為本發(fā)明基于虛擬管制員的空域仿真方法實(shí)施例一的流程示意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的模型E沖突區(qū)域示意圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的模型V沖突區(qū)域示意圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明基于虛擬管制員的空域仿真裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖5為本發(fā)明基于虛擬管制員的空域仿真裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042] 在對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明之前，先就航空領(lǐng)域的一些概念進(jìn)行解釋： [0043] 航線：飛機(jī)飛行的路線稱為空中交通線，簡(jiǎn)稱航線。飛機(jī)的航線不僅確定了飛機(jī)飛 行具體方向、起訖點(diǎn)和經(jīng)停點(diǎn)，而且還根據(jù)空中交通管制的需要，規(guī)定了航線的寬度和飛行 高度，以維護(hù)空中交通秩序，保證飛行安全。
[0044] 空域：空域就是飛行所占用的空間。通常以明顯地標(biāo)或?qū)Ш脚_(tái)為標(biāo)志?？沼蛲I(lǐng) 土、領(lǐng)海一樣，是國(guó)家的主權(quán)范圍，也是重要的軍用及民航資源。為了便于地面管制員對(duì)于 飛行流量的管理，空域通常被劃分為多個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可容納的飛行流量與扇區(qū)的大小、 天氣情況、管制員數(shù)量以及導(dǎo)航設(shè)備有關(guān)。
[0045] 進(jìn)近：進(jìn)近是指飛機(jī)下降時(shí)對(duì)準(zhǔn)跑道飛行的過(guò)程，在進(jìn)近階段，需要使飛機(jī)調(diào)整高 度，對(duì)準(zhǔn)跑道，從而避開(kāi)地面障礙物。
[0046] 圖1為本發(fā)明基于虛擬管制員的空域仿真方法實(shí)施例一的流程示意圖，如圖1所 示，該方法包括：
[0047] 步驟101、獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件。
[0048] 具體地，飛行計(jì)劃包括航空器類型及航線關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)信息，航線關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān) 信息例如可以是每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的位置、航空器在該關(guān)鍵點(diǎn)的速度、加速度及航向角等信息；需 要說(shuō)明的是，對(duì)于某個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，飛行計(jì)劃中的航空器在該關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)信息僅是根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 進(jìn)行設(shè)定的，在具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，還需要結(jié)合風(fēng)條件進(jìn)行計(jì)算。航跡沖突規(guī)則包括至少兩 個(gè)航空器之間的水平縱向間隔、水平橫向間隔及垂直方向間隔的距離等信息。風(fēng)條件包括 風(fēng)環(huán)境和大氣環(huán)境，例如可以是風(fēng)速、風(fēng)向、大氣濕度及大氣溫度等。
[0049] 步驟102、若判斷獲知飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性能數(shù)據(jù)。
[0050] 在本步驟中，航空器性能數(shù)據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、航空器的最大加速度等，具體 地，可以從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)獲取航空器性能數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)航空器自身進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送的方式 進(jìn)行獲取。
[0051] 若獲知飛行計(jì)劃或航跡沖突規(guī)則不合法，則仿真結(jié)束，同時(shí)提示工作人員接收到 錯(cuò)誤的飛行計(jì)劃或航跡沖突規(guī)則。
[0052] 步驟103、根據(jù)飛行計(jì)劃、風(fēng)條件及航空器性能數(shù)據(jù)獲得航空器的第一軌跡信息， 并檢測(cè)是否接收到管制指令。
[0053] 其中，航空器的第一軌跡信息包括航空器的位置信息和航空器在相應(yīng)位置的姿態(tài) 信息。航空器的位置信息即為航空器到達(dá)某個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，該關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息。另外，根據(jù) 飛行計(jì)劃中的航空器類型、航線關(guān)鍵點(diǎn)的位置，航空器性能數(shù)據(jù)并結(jié)合風(fēng)條件，可以獲得航 空器在任意關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)精確的姿態(tài)信息，包括航空器在每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的速度、加速度及航向 角等。工作人員可以以飛行計(jì)劃中該關(guān)鍵點(diǎn)的速度、加速度及航向角作為參考，將計(jì)算獲得 的航空器在每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的速度、加速度及航向角與飛行計(jì)劃中該關(guān)鍵點(diǎn)的速度、加速度 及航向角相比較，以驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，整個(gè)路徑飛行過(guò)程 可以看成是航空器從當(dāng)前位置飛到下一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，直到最后一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。下面以計(jì)算航空 器的速度為例，詳細(xì)進(jìn)行介紹：
[0054] 航空器的速度主要通過(guò)航空器所在的飛行軌跡段和飛行計(jì)劃中提供的速度決定， 下面按照航空器所在的飛行軌跡段來(lái)討論航空器的速度。
[0055] 1)弧段
[0056] 當(dāng)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的航線被規(guī)定為弧段時(shí)，航空器按照開(kāi)始進(jìn)入弧段時(shí)的速度勻 速飛行，直到飛出該弧段。
[0057] 2)直線段
[0058] 當(dāng)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的航線被規(guī)定為直線段，且飛行器當(dāng)前速度和飛行計(jì)劃下一個(gè) 關(guān)鍵點(diǎn)速度不同時(shí)，根據(jù)航空器在兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的速度和兩關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離計(jì)算出加速 度，如果該加速度大于最大加速度，就以最大加速度飛行，直到下一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的位置，此時(shí) 的實(shí)際速度就是下一段軌跡起點(diǎn)的速度。如果該加速度小于最大加速度，則以計(jì)算出的加 速度飛行到下一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。如果當(dāng)前速度和下一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)速度相同，則速度保持不變。
[0059] 其中，飛機(jī)的最大加速度可以通過(guò)航空器類型和航空器的位置信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲 取，若獲取失敗，或者數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有該航空器的相關(guān)信息，則通過(guò)實(shí)際情況，給定一個(gè)經(jīng)驗(yàn) 值。
[0060] 在計(jì)算航空器軌跡信息的過(guò)程中，空域運(yùn)行仿真計(jì)算引擎同時(shí)檢測(cè)是否接收到管 制指令，其中，管制指令例如可以是改變飛行速度、改變飛行高度、改變航向等。
[0061] 若接收到管制指令，則執(zhí)行步驟104,否則，執(zhí)行步驟105。
[0062] 步驟104、根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì) 信息。
[0063] 具體地，空域運(yùn)行仿真計(jì)算引擎若接收到管制指令，即航空器根據(jù)管制指令改變 了航向、飛行的速度或高度等，此時(shí)，空域運(yùn)行仿真計(jì)算引擎根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖 突規(guī)則以及管制指令，采用沖突計(jì)算算法判斷此航空器是否與其所在空域內(nèi)的其它航空器 發(fā)生沖突，由此獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0064] 步驟105、根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及第一軌跡信息，獲得航跡沖突 統(tǒng)計(jì)信息。
[0065] 具體地，空域運(yùn)行仿真計(jì)算引擎若沒(méi)有接收到管制指令，則航空器仍然按照飛行 計(jì)劃中的航向、飛行的速度或高度飛行，此時(shí)根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及第一 軌跡信息，采用沖突計(jì)算算法判斷此航空器是否與其所在空域內(nèi)的其它航空器發(fā)生沖突， 由此獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0066] 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于虛擬管制員的空域仿真方法，通過(guò)獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃 和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件，若判斷獲知飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性能 數(shù)據(jù)，根據(jù)飛行計(jì)劃、風(fēng)條件及航空器性能數(shù)據(jù)獲得航空器的第一軌跡信息，并檢測(cè)是否接 收到管制指令，若檢測(cè)到管制指令，則根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及管制指令， 獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息；若未檢測(cè)到管制指令，則根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及 第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。通過(guò)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則，以及管制指 令或第一軌跡信息，判斷航空器是否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息，避免了現(xiàn)有技術(shù) 中通過(guò)對(duì)管制員在不同環(huán)境下的思維、判斷和發(fā)出指令進(jìn)行抽象的模擬，由虛擬管制員的 自主判斷來(lái)探測(cè)和化解飛行沖突的行為，減小了計(jì)算量，可以提高仿真的實(shí)時(shí)性。
[0067] 可選地，如上所述的方法實(shí)施例，其中，若飛行計(jì)劃符合邏輯規(guī)則和業(yè)務(wù)規(guī)則，則 判斷獲知飛行計(jì)劃合法；若所述航跡沖突規(guī)則中至少兩個(gè)航空器之間的距離不小于預(yù)設(shè)的 最小距離，則判斷獲知所述航跡沖突規(guī)則合法。
[0068] 具體地，邏輯規(guī)則指航空器的物理特性，業(yè)務(wù)規(guī)則指規(guī)定的航線等。例如：預(yù)設(shè)的 飛行計(jì)劃規(guī)則中要求航空器類型為非空字段，而在運(yùn)行中接收到的飛行計(jì)劃中的航空器類 型為空，則不符合邏輯規(guī)則；若接收到的飛行計(jì)劃中航空器在航線關(guān)鍵點(diǎn)的速度為負(fù)數(shù)，則 不符合業(yè)務(wù)規(guī)則。
[0069] 航跡沖突規(guī)則中規(guī)定了兩架或多架航空器之間的水平縱向間隔、水平橫向間隔及 垂直方向間隔可以允許的最小距離，根據(jù)國(guó)際民航組織的規(guī)定，當(dāng)兩架航空器在同一個(gè)高 度飛行的時(shí)候，如果水平縱向間隔或水平橫向間隔小于5海里則認(rèn)為沖突；當(dāng)兩架航空器 水平位置相同的時(shí)候，在29000英尺以下時(shí)兩者之間的垂直距離小于1000英尺則認(rèn)為發(fā)生 沖突，在29000英尺以上時(shí)兩者之間的垂直距離小于2000英尺則認(rèn)為發(fā)生沖突。若接收到 的航跡沖突規(guī)則中至少兩個(gè)航空器之間的距離不小于預(yù)設(shè)的最小距離，則獲知接收到的航 跡沖突規(guī)則合法。
[0070] 可選地，如上所述的方法實(shí)施例，其中，若接收到管制指令，則根據(jù)管制指令、風(fēng)條 件及航空器性能數(shù)據(jù)計(jì)算獲得第二軌跡信息；根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及第 二軌跡信息，判斷航空器是否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
[0071] 具體地，第二軌跡信息包括航空器的位置信息和航空器在相應(yīng)位置的姿態(tài)信息。 根據(jù)航空器性能數(shù)據(jù)、航跡沖突規(guī)則以及獲取到的第二軌跡信息中的航空器的位置信息和 航空器在相應(yīng)位置的姿態(tài)信息，采用沖突計(jì)算算法判斷此航空器是否與其所在扇區(qū)內(nèi)的其 它航空器發(fā)生沖突。下面對(duì)沖突計(jì)算算法進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0072] 沖突就是不能讓兩架或多架航空器互相進(jìn)入允許的最小距離。因?yàn)楹娇掌饕话悴?會(huì)正好在同一個(gè)水平面上或者垂直投影在同一個(gè)點(diǎn)，所以討論沖突的時(shí)候是以此為根據(jù)建 立一個(gè)沖突模型，即在航空器周圍設(shè)定一個(gè)三維區(qū)域，當(dāng)另外一架航空器進(jìn)入這個(gè)區(qū)域，即 認(rèn)為沖關(guān)發(fā)生。
[0073] 對(duì)沖突模型，本實(shí)施例中以模型E沖突區(qū)域和模型V沖突區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行說(shuō)明，但是 本發(fā)明并不限于此。
[0074] 具體地，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的模型E沖突區(qū)域示意圖，E模型既考慮了高度 維度，又考慮了水平維度。如圖2所示，模型E沖突域方程為 ：
[0075]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于虛擬管制員的空域仿真方法，其特征在于，包括： 獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件； 若判斷獲知所述飛行計(jì)劃和所述航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性能數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述飛行計(jì)劃、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)獲得所述航空器的第一軌跡信 息，并檢測(cè)是否接收到管制指令；其中，所述管制指令包括改變飛行速度、改變飛行高度、改 變航向； 若接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所述管 制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息； 若未接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所述 第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述飛行計(jì)劃包括航空器類型及航線關(guān) 鍵點(diǎn)的相關(guān)信息；其中，所述航線關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)信息包括關(guān)鍵點(diǎn)的位置、航空器在該關(guān)鍵點(diǎn) 的速度、加速度及航向角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述判斷獲知所述飛行計(jì)劃和所述航 跡沖突規(guī)則合法包括： 若所述飛行計(jì)劃符合邏輯規(guī)則和業(yè)務(wù)規(guī)則，則判斷獲知飛行計(jì)劃合法； 若所述航跡沖突規(guī)則中至少兩個(gè)航空器之間的距離不小于預(yù)設(shè)的最小距離，則判斷獲 知所述航跡沖突規(guī)則合法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述航跡沖突規(guī)則包括至少兩個(gè)航空器 之間的水平縱向間隔、水平橫向間隔及垂直方向間隔的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡 沖突規(guī)則以及管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息，包括： 根據(jù)所述管制指令、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)計(jì)算獲得第二軌跡信息； 根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所述第二軌跡信息，判斷航空器是 否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
6. -種基于虛擬管制員的空域仿真裝置，其特征在于，包括： 第一獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)的飛行計(jì)劃和航跡沖突規(guī)則及風(fēng)條件； 判斷模塊，用于若判斷獲知所述飛行計(jì)劃和所述航跡沖突規(guī)則合法，則獲取航空器性 能數(shù)據(jù)； 檢測(cè)模塊，用于根據(jù)所述飛行計(jì)劃、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)獲得所述航空 器的第一軌跡信息，并檢測(cè)是否接收到管制指令；其中，所述管制指令包括改變飛行速度、 改變飛行高度、改變航向； 第二獲取模塊，用于若接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖 突規(guī)則以及所述管制指令，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息； 第三獲取模塊，用于若未接收到所述管制指令，則根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡 沖突規(guī)則以及所述第一軌跡信息，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述飛行計(jì)劃包括航空器類型及航線關(guān) 鍵點(diǎn)的相關(guān)信息；其中，所述航線關(guān)鍵點(diǎn)的相關(guān)信息包括關(guān)鍵點(diǎn)的位置、航空器在該關(guān)鍵點(diǎn) 的速度、加速度及航向角。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述判斷模塊包括： 判斷飛行計(jì)劃合法單元，用于若所述飛行計(jì)劃符合邏輯規(guī)則和業(yè)務(wù)規(guī)則，則判斷獲知 飛行計(jì)劃合法； 判斷航跡沖突規(guī)則合法單元，用于若所述航跡沖突規(guī)則中至少兩個(gè)航空器之間的距離 不小于預(yù)設(shè)的最小距離，則判斷獲知所述航跡沖突規(guī)則合法。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述航跡沖突規(guī)則包括至少兩個(gè)航空器 之間的水平縱向間隔、水平橫向間隔及垂直方向間隔的距離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第二獲取模塊包括： 第一獲取單元，用于根據(jù)所述管制指令、所述風(fēng)條件及所述航空器性能數(shù)據(jù)計(jì)算獲得 第二軌跡信息； 第二獲取單元，用于根據(jù)所述航空器性能數(shù)據(jù)、所述航跡沖突規(guī)則以及所述第二軌跡 信息，判斷航空器是否會(huì)發(fā)生沖突，獲得航跡沖突統(tǒng)計(jì)信息。
【文檔編號(hào)】G08G5/04GK104252797SQ201410487083
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】朱曉輝, 張學(xué)軍, 韓冬, 吳文浩 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)