[發(fā)明專利]基于數(shù)字孿生技術(shù)的空中交通管制方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011109610.7
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112258898B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 鄭亦斌;鄒洪斌;錢江;李巍巍;蔡明;孫世龍;徐楊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 代群群

本發(fā)明公開了基于數(shù)字孿生技術(shù)的空中交通管制方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)，屬于空中交通管制技術(shù)領域。該方法通過數(shù)字孿生技術(shù)進行空域的數(shù)字化建模，將空域劃分為空域單元塊并設置單元屬性，用于空域模擬及評估；將預定時間內(nèi)的飛行計劃輸入所述空域模型仿真，進行流量測算，預測可能出現(xiàn)的容流問題，為流量改善提供決策輔助，從預測的戰(zhàn)術(shù)層面消除風險，提高容流匹配度；以歷史航跡數(shù)據(jù)為輸入，建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型的航空器沖突模型，并結(jié)合數(shù)字化空域和感知技術(shù)，識別潛在的航空器沖突，給出沖突解脫方案，為管制員提供輔助決策支持，降低管制員的工作強度。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于空中交通管制技術(shù)領域，具體地說，涉及基于數(shù)字孿生技術(shù)的空中交通管制方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著我國航空運輸業(yè)的高速發(fā)展，對空域利用需求的不斷增長與現(xiàn)實空域資源緊張之間的矛盾日益凸顯，空域擁堵、航班延誤等現(xiàn)象日趨嚴重，現(xiàn)有的以空域分離和預先確定航路的運行模式已經(jīng)不能滿足未來發(fā)展的需求。為了解決空域資源緊缺的問題，提高現(xiàn)有的空域資源利用率，我國已經(jīng)開始將目光轉(zhuǎn)向基于航跡的新運行模式，研究沖突航跡可行空間的實時、可視化表達方法，支撐自動化和智能化的空中交通運行系統(tǒng)更新?lián)Q代。

在此背景下，華東空管局數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃咨詢項中，項目組在全局范圍內(nèi)開展了56場調(diào)研，收集了156份調(diào)研問卷。通過對調(diào)研成果的分析，項目組對各專業(yè)領域的業(yè)務現(xiàn)狀進行了總結(jié)和歸納。其中，在空域管理方面體現(xiàn)出的問題是：空域管理對數(shù)據(jù)的需求是全方位、高精度的，科學的分析需要整合空域內(nèi)扇區(qū)、航路、走廊、航點、跑道等多種數(shù)據(jù)，目前的數(shù)據(jù)分散在多個系統(tǒng)中，無法高效地支撐科學決策；在流量管理方面體現(xiàn)出的問題是：流量管理系統(tǒng)現(xiàn)階段基本滿足業(yè)務需求，但在數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)共享等數(shù)據(jù)應用方面還有較大提升空間，特別是在流量預戰(zhàn)術(shù)管理和戰(zhàn)略管理方面，需要新技術(shù)的介入以支撐業(yè)務的不斷發(fā)展；在空中交通管制服務方面體現(xiàn)出的問題是：管制單位運行態(tài)勢信息獲取能力存在不足，同時系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)未被利用，缺少支持業(yè)務決策和現(xiàn)場管理的數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)。

基于上述情況，面對現(xiàn)階段航空業(yè)日益嚴重的空中交通堵塞與航班延誤等現(xiàn)象以及管制保障的巨大壓力，目前迫切需要通過智能化的輔助手段，克服不利于管制安全運行的人為因素，依靠智能化系統(tǒng)幫助管制員進行決策、適度分擔管制負荷，減少航空器沖突隱患。

發(fā)明內(nèi)容

1、要解決的問題

針對現(xiàn)有開展空管調(diào)配決策時，依舊主要依靠人工經(jīng)驗進行，對于人員的技能要求高且工作負荷大，尤其容易影響密集航跡運行的安全與效率的問題，本發(fā)明提供基于數(shù)字孿生技術(shù)的空中交通管制方法、系統(tǒng)、電子設備及存儲介質(zhì)，該方法通過數(shù)字孿生技術(shù)進行空域的數(shù)字化建模，將空域劃分為數(shù)字單元并設置單元屬性，用于空域模擬及評估；將預定時間內(nèi)的飛行計劃輸入所述空域模型仿真，進行流量測算，預測可能出現(xiàn)的容流問題，為流量改善提供決策輔助，從預戰(zhàn)術(shù)層面消除風險，提高容流匹配度；以歷史航跡數(shù)據(jù)為輸入，建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型的航空器沖突模型，并結(jié)合數(shù)字化空域和感知技術(shù)，識別潛在的航空器沖突，給出沖突解脫方案，為管制員提供輔助決策支持。

2、技術(shù)方案

本發(fā)明第一方面提供一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的空中交通管制方法，其特征在于,所述方法包括：

通過傳感器獲取實時數(shù)據(jù)，驅(qū)動孿生模型實現(xiàn)對預定空域仿真，構(gòu)建空域模型，將所述空域模型的三維時空劃分為多個空域單元塊，根據(jù)航空器最小間隔確定航空器在所述空域模型的孿生體為圓柱體保護區(qū)，所述空域單元塊與所述圓柱體保護區(qū)對應；

將預定時間內(nèi)的飛行計劃輸入所述空域模型進行仿真，模擬預定時間內(nèi)所有航班計劃數(shù)量下在預定空域內(nèi)的運行情況，根據(jù)所述運行情況修改所述空域單元塊的屬性，對所述空域單元塊用不同的標識進行表征，并繪制航班密集度的熱力分布圖，根據(jù)所述熱力分布圖調(diào)整管制策略；