[發明專利]一種基于滿意博弈論的飛行器沖突解脫方法及裝置

有效

• 申請號: 201710631216.1
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107516439B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 曹先彬;杜文博;李宇萌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發明提供一種基于滿意博弈論的飛行器沖突解脫方法及裝置，所述方法包括沖突檢測模型探測沖突，然后基于滿意博弈論，采用博弈鄰居確定模塊建立沖突飛機間的博弈鄰居，博弈收益計算模塊計算飛機的收益，包括安全收益和效率收益，最后采用飛行策略選擇模塊選取飛行策略沖突解脫。本發明能夠處理空域內大量飛行器之間的沖突解脫問題，算法復雜度低，計算精度高，可以有效解決復雜環境下的多機沖突問題。

技術領域

本發明屬于飛行器技術領域，涉及一種沖突解脫方法，具體的說，是指一種基于滿意博弈論的飛行器沖突解脫方法及裝置。

背景技術

在存在已知及未知障礙的場景下，飛機間的飛行沖突解脫是空中交通管理系統中的研究重點，一方面避免飛行中飛機與障礙和飛機間的沖突，飛機間的間隔距離不能小于飛行安全間隔標準(即發生飛行沖突)；另一方面在確保飛行安全的前提下，適當縮小飛機間的距離，以及為解決沖突所消耗的能源來提高飛行效率，以支持高密度條件下的安全飛行。因此一套行之有效的飛行沖突解脫方法對于空管安全和效率都至關重要。演化博弈是一個很自然的分析涉及潛在的利益沖突、必須通過個體間的交互協商來進行決策、進而達到群體目標問題的理論框架。

發明內容

本發明提供一種基于滿意博弈論的飛行器沖突解脫方法，將飛行沖突解脫問題看作是一個多人博弈的過程，在多人博弈過程中，首先要確定博弈的對象，即每架飛機個體的博弈鄰居。在每一輪博弈過程中，飛機個體的博弈鄰居是通過它的潛在沖突集合以及集合中飛機個體的優先級排序確定的。優先級劃分體現了飛機個體在沖突解脫過程中的“社會地位”，具有較高優先級的飛機個體更傾向于考慮自身的利益，較低優先級飛機更傾向于考慮整體的效益。

具體的，所述的基于滿意博弈論的飛行器沖突解脫方法，包括如下步驟：

步驟1：沖突探測模塊檢測飛機ai是否有沖突，若有沖突執行步驟2；若無沖突轉到步驟3；

步驟2：博弈鄰居確定模塊對飛行空域中的飛機進行優先級排序；

步驟3：博弈收益計算模塊計算飛機所有候選策略的安全收益，得到安全策略子集Si'；計算安全策略子集Si'中策略的效率收益；計算飛機的群體收益，選擇使群體效益最高的策略；

步驟4：更新飛機ai的飛行策略；

步驟5：判定飛機是否到達終點，若未到達終點，執行步驟1；若到達終點，結束。

本發明還提供一種基于滿意博弈論的飛行器沖突解脫裝置，包括：

沖突探測模塊，用于檢測飛機ai是否有沖突；

博弈鄰居確定模塊，用于確定飛行空域中的沖突飛機的博弈鄰居，并進行優先級排序；

博弈收益計算模塊，計算飛機所有候選策略的安全收益，得到安全策略子集Si'；計算安全策略子集Si'中策略的效率收益；計算飛機的群體收益，選擇使群體效益最高的策略；

飛行策略選擇模塊，計算使得飛機群體收益最高的沖突解脫參數。

本發明的優點在于：

(1)本發明針對空中交通高密度、高復雜度的狀況，通過挖掘飛行器協同飛行的內在機理，提取飛行特征規則，指導飛行沖突自主解脫，這對于飛行沖突的解決是一個全新的方案。

(2)本發明圍繞密集飛行條件下的自主沖突解脫，從提高空中交通系統安全性和高效性兩方面出發，開展飛行沖突自主解脫方法研究。對于確保飛行安全，增加空域容量，減少航班延誤，降低飛行成本，提高空中交通系統運行效率具有重要意義。