[發(fā)明專利]基于柵格模型的大規(guī)模空域使用計(jì)劃沖突檢測與解脫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010179940.7
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN111477034B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊毅;丁洋;嚴(yán)勇杰;毛億;濮劉東;李靖;李澤林;朱世名
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所
• 主分類號(hào): G08G5/00
• 分類號(hào): G08G5/00;G06N3/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 于瀚文;胡建華

本發(fā)明提供了基于柵格模型的大規(guī)?？沼蚴褂糜?jì)劃沖突檢測與解脫方法，本方法根據(jù)空域使用計(jì)劃將空域環(huán)境柵格化，對(duì)連續(xù)空域進(jìn)行柵格離散并數(shù)字化編碼；建立以網(wǎng)格編碼為主鍵的空域網(wǎng)格內(nèi)置屬性，數(shù)字化描述空域占用關(guān)系；建立基于柵格模型的空域數(shù)字化描述方法，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)空域形狀的柵格化表征；建立空域沖突函數(shù)，利用網(wǎng)格內(nèi)置屬性計(jì)算判定多個(gè)空域使用計(jì)劃的沖突空域；設(shè)計(jì)4維平移空域沖突解脫算法，實(shí)現(xiàn)空域沖突動(dòng)態(tài)解脫。本發(fā)明不僅能夠快速有效地檢測大規(guī)模用空計(jì)劃的空域沖突位置和范圍，并且可以在線求解空域解脫方法，全部過程通過網(wǎng)格編碼計(jì)算，降低了運(yùn)算復(fù)雜度，有效提高了計(jì)算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空域沖突檢測與解脫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于柵格模型的大規(guī)?？沼蚴褂糜?jì)劃沖突檢測與解脫方法。

背景技術(shù)

空域沖突檢測與解脫技術(shù)是保障我國空域安全運(yùn)行、空域使用計(jì)劃有序進(jìn)行的關(guān)鍵組成部分，隨著國際形勢日趨緊張，我國軍事空域使用計(jì)劃愈加頻繁，軍民航?jīng)_突和軍種間沖突矛盾不斷升級(jí)，如何快速準(zhǔn)確地判別空域使用計(jì)劃的沖突空域并實(shí)時(shí)給出解沖突方案，是未來大規(guī)?？沼騾f(xié)同劃設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵問題。

對(duì)于空域沖突檢測的研究開始于上世紀(jì)40-50年代，國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)提出了多種相關(guān)模型和算法，目前使用最為廣泛的是幾何浮點(diǎn)計(jì)算，即通過每個(gè)空域使用計(jì)劃所需空域的邊進(jìn)行交叉判定是否有空域充電，該方法雖然可以準(zhǔn)確計(jì)算得到空域使用計(jì)劃沖突以及沖突空域的范圍，但是對(duì)于大規(guī)模的空域沖突檢測存在著計(jì)算時(shí)間長、效率低等問題。對(duì)于空域沖突解脫的研究，目前主要集中在飛行器飛行航線的沖突檢測與解脫，對(duì)于大量空域使用計(jì)劃之間的空域使用沖突與解脫研究成果較少。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于柵格模型的大規(guī)?？沼蚴褂糜?jì)劃沖突檢測與解脫方法，步驟如下：

步驟1，根據(jù)飛行安全高度和安全間隔對(duì)空域進(jìn)行柵格建模及數(shù)字化編碼，即對(duì)連續(xù)空域進(jìn)行離散化處理，將空域劃分為不同尺度層級(jí)包容的無隙柵格模型，對(duì)全球空域的平面投影和高度進(jìn)行十六等分和四等分，將空域劃分為不同尺度層級(jí)包容的無隙柵格網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建空域柵格模型，在對(duì)每個(gè)層級(jí)的網(wǎng)格進(jìn)行編碼，并采用“Z”字型編碼方式按網(wǎng)格層級(jí)進(jìn)行順序編碼，構(gòu)成編碼與網(wǎng)格一一映射的柵格網(wǎng)絡(luò)體系框架，形成一種新的空域組織描述方式；

步驟2，依據(jù)空域沖突檢測和解脫需求構(gòu)建以網(wǎng)格編碼為主鍵的空域網(wǎng)格內(nèi)置屬性，以空域網(wǎng)格編碼為主體，建立以編碼命名的空域網(wǎng)格類型，設(shè)置其空域使用計(jì)劃屬性，包括空域占用方、空域占用時(shí)間、空域適航等級(jí)等，通過空域內(nèi)部使用計(jì)劃屬性，以數(shù)字化形式描述空域的占用關(guān)系；

步驟3，建立空域沖突函數(shù)，即構(gòu)建與空域占用方、空域占用時(shí)間、空域適航等級(jí)相關(guān)的空域沖突評(píng)定函數(shù)，通過不同用空使用計(jì)劃對(duì)同一空域網(wǎng)格的用空需求對(duì)比，判定空域網(wǎng)格的空域使用計(jì)劃沖突列表和沖突時(shí)間，得到?jīng)_突空域柵格列表；

步驟4，設(shè)計(jì)4維平移空域沖突解脫方法，即根據(jù)步驟3所得的沖突空域柵格列表，以空間3維和時(shí)間為4個(gè)方向作為多空域計(jì)劃沖突網(wǎng)格解沖突的途徑，建立沖突空域解脫數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值優(yōu)化算法求解各空域使用計(jì)劃在時(shí)空4維方向的偏移矢量大小，在不破壞用空形狀的基礎(chǔ)上解決空域沖突。

步驟1包括：

步驟1-1、將維度范圍[-60°,60°]，經(jīng)度范圍[-180°,180°]的地球表面空間進(jìn)行正軸圓柱等距投影，將地球球面投影為長寬比例為3:1，經(jīng)緯間隔相等的長方形平面，并按照4*4十六等分對(duì)投影面進(jìn)行逐層剖分，形成平面柵格模型；

步驟1-2、按照大氣層內(nèi)飛行飛行高度，將0～120km高度進(jìn)行四等分逐層剖分，形成高度層?xùn)鸥衲Ｐ?，高度層?xùn)鸥衲Ｐ团c平面柵格模型相結(jié)合，形成以經(jīng)、緯、高為標(biāo)識(shí)的地球空域柵格模型；