[發(fā)明專利]基于ADS-B的防撞檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111653130B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 林琳;徐文江;李妮鍶;姚成
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G08G5/04
• 分類號: G08G5/04;G08G5/00
• 代理公司: 成都四合天行知識產權代理有限公司 51274
• 代理人: 郭受剛;王記明

本發(fā)明公開了基于ADS?B的防撞檢測方法，包括依次進行的以下步驟：建立一個三層球體保護區(qū)，三層球體保護區(qū)以本機為中心，由內至外依次為沖突區(qū)域、保護區(qū)域及監(jiān)視區(qū)域；獲取本機和入侵飛機的飛行數據；分析飛行趨勢，若兩機為遠離或靜止飛行，則不再進行碰撞分析，若兩機為接近飛行則進入下一步驟；根據水平方向航向位置關系和航向角判斷本機與入侵飛機是否存在碰撞的危險，若存在則進入下一步驟；根據兩機前一時刻的飛行數據和此刻的飛行數據構建飛行軌跡公式，計算兩機的最接近距離，若最接近距離大于本機沖突區(qū)域的半徑，則判定兩機不會發(fā)生碰撞，否則判定兩機具有發(fā)送碰撞的危險。本發(fā)明應用時，檢測周期短，能提升檢測準確率。

技術領域

本發(fā)明涉及空中交通管制領域，具體是基于ADS-B的防撞檢測方法。

背景技術

近年來我國開始重視通用航空的發(fā)展，逐漸開放低空空域，多個地區(qū)通用航空發(fā)展已取得明顯的成果。近幾年我國運輸飛機的增速超過10％，通航飛機數量保持高速的增長，2018年我國在冊的運輸飛機數量達到3639架，通航飛機數量達到2459架，無人機數量達到287000架。航空器的數量快速的增加，對于空中交通是一個巨大的挑戰(zhàn)。空中交通警戒與防撞系統(Traffic alerting and Collision Avoidance System，TCAS)系統成功的運用于運輸航空，但TCAS系統不適用通航的飛機，使得通用航空飛機在空中飛行時存在巨大的安全隱患。進入21世紀以來，飛機相撞事件屢屢發(fā)生，數據表明90％以上的飛機相撞事故發(fā)生在地空，且大部分為通用航空。

ADS-B技術是國際民航組織主推的航空監(jiān)視技術，也是我國民航現階段正大力推進的四大航行新技術之一。ADS-B包括ADS-B OUT和ADS-B IN。ADS-B OUT周期性地廣播飛機的飛行信息，包括航空器的ID、經度、緯度、時間、高度、航向等；ADS-B IN接收周圍的ADS-B信息。ADS-B能夠提高空域利用率，減輕云或能見度造成的限制，改善空中交通管制，防止飛機碰撞和引導安全飛行，提供充分，有效的監(jiān)視。ADS-B的信號源主要有全球衛(wèi)星導航系統(GNSS)、慣性基準系統(IRS)、慣性導航系統(INS)、飛行管理系統(FMS)、其他機載傳感器系統，這些系統均對地面設備沒有依賴性。ICAO公布的ADS-B的傳輸數據鏈為1090SE模式，在1090SE模式中數據的長度達到112位，更新率為2次/秒，有效的廣播范圍達到200海里。

ADS-B是新航行系統中非常重要的通信和監(jiān)視技術，它把沖突探測、沖突避免、沖突解決、ATC監(jiān)視以及CDTI信息顯示有機結合起來，為新航行系統增強和擴展了非常豐富的功能，同時也帶來了潛在的經濟效益和社會效益。沖突檢測是對出現在本機周圍的飛機通過算法進行分析，判斷是否會與本機生碰撞。目前已有大量的沖突檢測方法，如Stratway算法、概率網格檢測(PGD)、閉環(huán)快速探索隨機樹(CL-RRT)算法、閉環(huán)快速探索隨機樹(CL-RRT)算法等。其中，Stratway算法為美國宇航局阿姆斯特朗飛行研究中心開發(fā)的一個模塊化算法，其使用精確的短期ADS-B信息進行速度狀態(tài)軌跡估計，使飛機之間實時有效地保持安全的間隔距離。概率網格檢測(PGD)是關于飛機同時到達同一扇區(qū)的概率的加權網格，每架飛機每秒會產生多個網格，通過概率網格的數值可以判斷飛機是否會發(fā)生碰撞。閉環(huán)快速探索隨機樹(CL-RRT)算法檢查預測路徑和移動障礙物之間是否發(fā)生碰撞,每個時刻估計無人機和障礙物之間的距離，通過這種方法來避免碰撞危險的發(fā)生。此外，許多學者也研究了基于CPA點預測、時間軸、水平和垂直方向的碰撞檢測算法。然而，現有沖突檢測方法大部分是對飛機飛行軌跡的預測，普遍存在檢測效率和準確性低的問題，顯然不能適應越來越繁忙的空域。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有沖突檢測方法存在檢測效率和準確性低的問題，提供了一種基于ADS-B的防撞檢測方法，其檢測周期短，效率高，并能提升檢測準確率，能適應越來越繁忙的空域。

本發(fā)明的目的主要通過以下技術方案實現：基于ADS-B的防撞檢測方法，包括依次進行的以下步驟：