[發明專利]機場場面路網模型及機場場面沖突檢測臨界告警算法

有效

• 申請號: 201310191691.3
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103310661A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 牟奇鋒;黎新;向征;向碩凌;徐海文
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G08G5/06
• 分類號: G08G5/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明屬于軟件算法領域，涉及一種機場場面路網模型及機場場面沖突檢測臨界告警算法。

背景技術

機場場面交通系統構成十分復雜，不僅有大量航空器的推出、開車、滑行、起飛、著陸，還有為航空器提供地面保障作業的大量特種服務車輛、設備及人員的活動。為防止地面運行航空器之間、航空器與特種車輛、設備、人員之間發生沖突和碰撞，必須對機場進行有效分區并建立統一的地面活動引導與控制。機場可供航空器運行的場地包括：跑道、快速出口滑行道、滑行道、聯絡道、機坪以及臨近機場的低高度空域等，其中，機坪允許特種服務車輛、設備及人員進入。機場活動區及臨近空域內航空器、車輛運行必須遵守統一的交通規則，即飛行基本規則和民用機場航空器活動區道路交通安全管理規則。例如：飛機在跑道上起降應符合起飛著陸最小間隔；地面滑行時交叉道口相遇，一方應在中間停止位置標志以外等待；禁止對頭滑行；跟進滑行應符合50m最小間隔；有飛機進近著陸時禁止其他飛機進入電磁敏感區和臨界區。

目前已有研究試圖采用幾何沖突探測、微積分、智能仿真、線性和非線性規劃、管制最小安全間隔和安全程序等方法解決沖突探測問題。與之相關的場面目標避撞技術涉及面廣，系統較為復雜，國外一些基于A-SMGCS概念開發的系統還處于工程驗證階段。萊斯公司研發的機場場面監視系統原型是少數比較成熟的產品之一，技術上通過預測航空器過同一點時間差來判定滑行沖突。歐洲貓空管自動化系統具備一定的計劃沖突探測功能，旨在解決流量管理問題，依據推算和統計飛經同一導航臺的航班量及時間間隔，啟用相應的飛行流量控制策略。

采用碰撞檢測方法研究航空器在跑道、滑行道上的沖突問題，容易忽視機場構形、路網對運動軌跡及空間分布的影響，航空器運行須接受管制干預，同時滿足一定的條件約束，如遵循航空器滑行牽引規定和機場活動區道路安全交通管理規則等，現有技術無法處理對頭滑行僵局等情況，交叉口等待讓行時容易產生虛警；需要有高精度監視信號的支持，沖突檢測的準確性過分依賴于監視目標定位的精度，系統穩定性和魯棒性差。

發明內容

為克服傳統技術過分依賴實時監測精度，容易產生虛警的技術缺陷，本發明公開一種機場場面路網模型及機場場面沖突檢測臨界告警算法。

機場場面路網模型，將機場航空器地面移動路徑分為岔口組件、滑行道組件、跑道組件以及滑行道組件端口；其中滑行道組件包括機場內全部航空器地面移動通道；岔口組件包括航空器暫停區、及滑行道組件的交叉點；所述岔口組件包括岔口定義點，所述岔口定義點為預先定義的岔口組件的核心點；所述岔口組件和滑行道組件的公共端為滑行道組件端口；所述跑道組件為按照機場安全規則定義的包圍跑道的多邊形區域；還包括機場信息數據庫，所述機場信息數據庫包括所有岔口定義點、滑行道組件端口及滑行道組件拐點的名稱和經緯坐標，所述滑行道組件拐點為不是直線的滑行道在方向改變時的拐點。

優選的，所述機場場面路網模型對岔口組件、滑行道組件、及滑行道組件端口的命名遵循如下規則：岔口組件和滑行道組件名稱都由標識字符串和組件名稱字符串組合組成；其中岔口組件的組件名稱字符串與岔口定義點名稱相同；滑行道組件端口為名稱由該端口連接的相鄰兩個組件的組件名稱字符串組合而成。

優選的，所述機場信息數據庫還包括組件數據庫，所述組件數據庫包括全部岔口組件和滑行道組件的道路通過等級信息。

本發明還公開一種機場場面沖突檢測臨界告警算法，基于如上所述機場場面路網模型，包括如下步驟：

步驟1.對每一航空器，按照航空器的地面路徑及航空器速度計算航空器進入和離開全部組件的時間；

步驟2.對每一岔口組件，將進入該岔口組件的全部航空器按照進入時間先后順序排序；比較前一航空器離開岔口組件是否晚于后一航空器進入岔口組件的時間，是則報警，否則繼續后續岔口組件判斷；

步驟3.對每一滑行道組件，將進入該滑行道組件的全部航空器按照進入時間先后順序排序；判斷前后兩航空器滑行方向是否相對，是則進入步驟301，否則進入步驟302；

步驟301.判斷前一航空器離開滑行道組件是否晚于后一航空器進入滑行道組件的時間，是則報警，否則繼續后續判斷；

步驟302.判斷前一航空器和后續任一航空器的路徑距離在滑行時間段內是否均小于預設距離，是則報警，否則繼續后續判斷；

上述步驟1之后的步驟2和步驟3順序可以先后對調，步驟301和步驟302為步驟3的組成部分。

優選的，所述步驟1還包括判斷航空器是否不高于其通過的全部地面路徑的最低道路通過性等級，是則繼續后續步驟，否則報警。