1.一種基于復雜度的空中交通沖突管理方法,其特征在于,所述方法包括:
在檢測到目標扇區(qū)有進入飛機時,根據飛機進入所述目標扇區(qū)后所述目標扇區(qū)中原有飛機對應的管制活動量,繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖;其中,所述管制活動量系指為解脫所述進入飛機帶來的任何沖突,所述目標扇區(qū)內的原有飛機做出的航向角改變總量;所述復雜度的計算圖系指所述目標扇區(qū)中包括所述進入飛機的所有飛機形成的空中交通復雜程度的分布圖;
對于所述復雜度的計算圖中的沖突區(qū)域,計算所述沖突區(qū)域中的沖突最小的最優(yōu)路徑;
選擇所述最優(yōu)路徑對應的進入點為所述進入飛機進入所述目標扇區(qū)的最優(yōu)進入點,以便所述進入飛機根據所述最優(yōu)進入點進入所述目標扇區(qū)。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述根據所述進入飛機進入所述目標扇區(qū)后所述目標扇區(qū)中原有飛機對應的管制活動量,繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖,包括:
按照以下公式計算所述進入飛機的進入角E和方位角B:其中,二進制變量n1和n2使所述進入飛機的進入點領域保持為-π≤B≤π且0≤E<2π;E表示進入角;B表示方位角;上標E表示進入飛機;
按照以下公式計算所述進入飛機的航行軌跡變化曲線:其中,表示航行軌跡變化曲線的橫坐標,表示航行軌跡變化曲線的縱坐標;V表示所述進入飛機的飛行速度,且該速度為定值;上標I表示所述目標扇區(qū)內的所述進入飛機;k表示所述目標扇區(qū)內的任意一架飛機;t表示所述目標扇區(qū)內的任意一時間;
根據所述進入飛機的進入角E、方位角B以及所述進入飛機的航行軌跡變化曲線,計算繪圖函數Φ:其中,Φ表示繪圖函數;
根據計算的所述繪圖函數,繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖。
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,所述對于所述復雜度的計算圖中的沖突區(qū)域,計算所述沖突區(qū)域中的沖突最小的最優(yōu)路徑,包括:
對于所述復雜度的計算圖中的沖突區(qū)域,按照混合整數線性規(guī)劃對應的計算公式計算所述目標扇區(qū)內原有飛機的航向角改變量Δθ:for k=2,…N;
根據所述原有飛機的航向角改變量Δθ,計算所述沖突區(qū)域中的沖突最小的最優(yōu)路徑。
4.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,所述根據計算的所述繪圖函數,繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖,包括:
采用方差四叉樹繪圖算法對所述繪圖函數進行求解,以根據求解結果繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖。
5.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,所述采用方差四叉樹繪圖算法對所述繪圖函數進行求解,以根據求解結果繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖,包括:
第1步:將X-Y坐標系中的表示進入飛機的進入點的圓弧轉換為E-B坐標系中的四方形;
第2步:按照所述四方形的網格尺寸δ來劃分搜索空間S;
第3步:計算每個離散點(E、B)上的管制活動量C,并繪制對應的復雜度;
第4步:將復雜度轉換成二進制點陣,其中每個點都有兩種表達式:C=0或≠0(即C=1);
第5步:針對空間S中每一個四方格來計算方差Q;所述方差Q的計算方法包括:
第6步:重復第3-5步,直至細分區(qū)域中的所有Q都為零,或是直至網格尺寸縮小到被設定為1度的最小網格尺寸為止;
第6步對應的繪制的復雜度即為最終的所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖。
6.根據權利要求4或5所述的方法,其特征在于,表示進入飛機的進入點的圓弧通過以下方法得到:
獲取所述目標扇區(qū)邊界上,所述進入飛機可以到達的進入點P1和P2;
確定所述進入點P1和P2對應的圓弧為表示所述進入飛機的進入點的圓?。黄渲?,Ps和Pf分別為進入飛機在時間t=0和t=T時的位置;所述圓弧對應的進入角E的范圍是:EP1≤E≤EP2。
7.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,混合整數線性規(guī)劃對應的計算公式for k=2,…N的計算方法,包括:
根據以下公式計算所述目標扇區(qū)內所有沖突得到解脫的每架飛機的航向角θi:其中和Δθi分別代表每架飛機的初始航向角和航向角變化量;
根據以下公式計算所述目標扇區(qū)內每架飛機的相對航向角:qa/b=θa-ψab+2πsgn(ψab)bab,qb/a=θb-ψab+2πsgn(ψab)bba;其中,ψab是飛機與橫軸之間連線的角度,bab和bba是范定以下域的二進制變量:-π≤qa/b≤π,-π≤qb/a≤π;
根據以下公式計算所述目標扇區(qū)內每兩架飛機之間發(fā)生沖突所必需的最小安全角θm:其中,Dab系指兩架飛機之間的距離,r則是兩架飛機之間的安全半徑;
根據所述目標扇區(qū)內每架飛機的相對航向角θi、每架飛機的相對航向角和所述最小安全角θm,得到所述混合整數線性規(guī)劃對應的計算公式for k=2,…N。
8.一種基于復雜度的空中交通沖突管理裝置,其特征在于,所述裝置包括:
復雜度圖繪制模塊,用于在檢測到目標扇區(qū)有進入飛機時,根據所述進入飛機進入所述目標扇區(qū)后所述目標扇區(qū)中原有飛機對應的管制活動量,繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖;其中,所述管制活動量系指為解脫所述進入飛機帶來的任何沖突,所述目標扇區(qū)內的原有飛機做出的航向角改變總量;所述復雜度的計算圖系指所述目標扇區(qū)中包括所述進入飛機的所有飛機形成的空中交通復雜程度的分布圖;
最優(yōu)路徑計算模塊,用于對于所述復雜度的計算圖中的沖突區(qū)域,計算所述沖突區(qū)域中的沖突最小的最優(yōu)路徑;
最優(yōu)進入點選擇模塊,用于選擇所述最優(yōu)路徑對應的進入點為所述進入飛機進入所述目標扇區(qū)的最優(yōu)進入點,以便所述進入飛機根據所述最優(yōu)進入點進入所述目標扇區(qū)。
9.根據權利要求8所述的裝置,其特征在于,所述復雜度圖繪制模塊,包括:
第一計算單元,用于按照以下公式計算所述進入飛機的進入角E和方位角B:其中,二進制變量n1和n2使所述進入飛機的進入點領域保持為-π≤B≤π且0≤E<2π;E表示進入角;B表示方位角;上標E表示進入飛機;
第二計算單元,用于按照以下公式計算所述進入飛機的航行軌跡變化曲線:其中,表示航行軌跡變化曲線的橫坐標,表示航行軌跡變化曲線的縱坐標;V表示所述進入飛機的飛行速度,且該速度為定值;上標I表示所述目標扇區(qū)內的所述進入飛機;k表示所述目標扇區(qū)內的任意一架飛機;t表示所述目標扇區(qū)內的任意一時間;
第三計算單元,用于根據所述進入飛機的進入角E、方位角B以及所述進入飛機的航行軌跡變化曲線,計算繪圖函數Φ:其中,Φ表示繪圖函數;
復雜度圖繪制單元,用于根據計算的所述繪圖函數,繪制所述目標扇區(qū)對應的復雜度的計算圖。
10.根據權利要求9所述的裝置,其特征在于,所述最優(yōu)路徑計算模塊,包括:
第四計算單元,用于對于所述復雜度的計算圖中的沖突區(qū)域,按照混合整數線性規(guī)劃對應的計算公式計算所述目標扇區(qū)內原有飛機的航向角改變量Δθ:for k=2,…N;
第五計算單元,用于根據所述原有飛機的航向角改變量Δθ,計算所述沖突區(qū)域中的沖突最小的最優(yōu)路徑。