[發明專利]基于4D航跡和雷達數據的中期空中交通沖突探測方法

有效

• 申請號: 201010591615.8
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102013175A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 梁海軍;馮子亮;張建偉
• 申請（專利權）人: 四川川大智勝軟件股份有限公司
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 成都和睿達專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

1.一種基于4D航跡和雷達數據的中期空中交通沖突探測方法，其特征在于：將精確4D航跡數據、實時雷達數據投影到空中交通管制系統的顯示平面，根據精確4D航跡數據和實時雷達數據，對每一航空器對進行過濾處理，排除未來30分鐘內沒有可能與其他航空器發生沖突的航空器；然后對有潛在沖突的航空器對進行重點探測，根據兩架飛行器的垂直間隔和時間間隔，利用坐標轉換計算出航空器對的相對速度和相對位置的協方差，再計算出在t時刻預測位置間隔小于安全間隔的概率，得出是否存在沖突的探測結果；

本方法包括如下步驟：

第一步：通過飛行數據處理和精確4D航跡處理獲得每一飛行計劃的精確4D航跡信息，將4D航跡投影到空中交通管制系統的顯示平面；

第二步：通過導航監視系統獲得每一航空器的實時雷達數據，特別是空中位置參數，將其位置投影到空中交通管制系統的顯示平面；

第三步：根據精確4D航跡信息和實時雷達航跡數據，對每一航空器進行簡單過濾處理，排除未來30分鐘內沒有可能與其他航空器發生沖突的航空器；

第四步：根據位置關系，選擇有潛在沖突的航空器對；

第五步：根據精確四維航跡，計算未來30分鐘內兩架航空器間距最小的時刻以及兩架航空器各自的位置；

第六步：對航空器對進行從航向坐標系到慣性坐標系的坐標系轉換；

第七步：利用從航向坐標系到慣性坐標系轉換計算出航空器對的相對速度和相對位置的協方差；

第八步：分別計算航空器對在水平方向和垂直方向上的沖突概率；

第九步：計算航空器對的沖突概率，并判斷未來30分鐘內是否存在沖突。

2.如權利要求1所述的中期空中交通沖突探測方法，其特征在于：所述精確4D航跡數據包括各個航路點的精確位置、航空器過每個航路點的預計高度、速度及預計過點時間；所述根據雷達數據包括飛行器位置、高度、速度、加速度數據。

3.如權利要求1所述的中期空中交通沖突探測方法，其特征在于：所述根據精確4D航跡信息和實時雷達航跡數據，對每一航空器進行過濾處理，其過濾處理的方法是采用垂直間隔快速排除算法和時間間隔快速排除算法排除未來30分鐘內沒有可能發生飛行沖突的航空器；垂直間隔快速排除算法是在兩架航空之間的垂直間隔如果大于安全垂直間隔，則排除掉；時間間隔快速排除算法是在兩架航空器之間的時間間隔如果大于安全時間間隔，則排除掉。

4.如權利要求1所述的中期空中交通沖突探測方法，其特征在于：所述利用從航向坐標系到慣性坐標系轉換計算出航空器對的相對速度和相對位置的協方差：

設兩架飛機在慣性坐標系下的實際位置之差為Δp，預測位置之差為航空器對的聯合航跡誤差的協方差矩陣：其中航空器對相對位置的航跡誤差

其中航空器對相對位置的航跡誤差q為航空器在航向坐標系下的實際位置，為預測位置，為此位置的航跡誤差，航跡誤差的協方差矩陣

為航空器從航向坐標系到慣性坐標系的旋轉矩陣；

所述分別計算航空器對在水平方向和垂直方向上的沖突概率：是先將聯合航跡誤差C進行Cholesky分解C＝LL^T，為了便于計算，對積分域進行非正交變化T，其中T＝L^-1；

計算兩航空器沖突的概率其中如果PC(t)＞0.85，則報告沖突告警，否則認為兩航空器之間無沖突。