[發(fā)明專利]一種基于空域網(wǎng)格的賦值方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111642058.2
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114333432B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱永文;劉楊;蒲釩;王長春;唐治理;柴保華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍93209部隊(duì)
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G08G5/04
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 易卜

1.一種基于空域網(wǎng)格的賦值方法，其特征在于，具體步驟如下：

首先、針對目標(biāo)空域A進(jìn)行網(wǎng)格遞歸劃分，形成m行n列均勻分布的子網(wǎng)格，視為m×n階矩陣；

然后、在t＝t_a時(shí)刻針對目標(biāo)空域A的單個(gè)航空器i，根據(jù)實(shí)時(shí)的飛行動(dòng)態(tài)、氣象信息和飛行計(jì)劃，對該航空器在每個(gè)子網(wǎng)格的位置分別賦予參數(shù)，構(gòu)成確定型網(wǎng)格賦值矩陣為

確定型網(wǎng)格賦值矩陣為表示為：

u＝1,2,...,m，v＝1,2,...,n；表示在t＝t_a時(shí)刻航空器i所在的序號為u×v的子網(wǎng)格被賦予的參數(shù)值；

根據(jù)實(shí)時(shí)的飛行動(dòng)態(tài)、氣象信息和飛行計(jì)劃，將航空器i實(shí)際所在的序號為u×v的子網(wǎng)格賦值為其余位置均為0，由此得到確定的航空器位置信息的網(wǎng)格賦值矩陣；

同理，得到該目標(biāo)空域A內(nèi)每個(gè)航空器在t＝t_a時(shí)刻各自對應(yīng)的確定網(wǎng)格賦值矩陣；接著、根據(jù)各個(gè)航空器在飛行過程中存在的誤差，建立概率型網(wǎng)格賦值矩陣，并對各航空器所在的實(shí)際子網(wǎng)格的概率進(jìn)行賦值；

所述的概率型網(wǎng)格賦值矩陣的建立過程為：

首先，航空器i經(jīng)過子網(wǎng)格x_u×v的概率為P(X＝x_u×v)＝p_u×v，則將子網(wǎng)格x_u×v在網(wǎng)格賦值矩陣的對應(yīng)位置賦值為p_u×v；將該子網(wǎng)格的編碼序號x_u×v轉(zhuǎn)化為矩陣行列號；

矩陣行號為矩陣列號為n_u×v≡[u×v-1](modn)+1；

其中為上取整函數(shù)，mod為取余函數(shù)；

同理，對目標(biāo)空域A內(nèi)在t＝t_a時(shí)刻每個(gè)航空器各自所在的實(shí)際子網(wǎng)格賦值概率值；得到各自對應(yīng)的矩陣行列號；

最后、利用各航空器的確定型網(wǎng)格賦值矩陣和概率型網(wǎng)格賦值矩陣分別計(jì)算目標(biāo)空域A的復(fù)雜度、網(wǎng)格內(nèi)飛行流量和碰撞概率，為空管提供參考數(shù)據(jù)；

所述目標(biāo)空域A的各子網(wǎng)格的交通復(fù)雜度，計(jì)算過程如下：

首先，針對子網(wǎng)格x_l，計(jì)算交通復(fù)雜度的各個(gè)指標(biāo)：

①交通密度N(x_l)：N(x_l)＝W_k(x_l)/(f_s(x_l)×H)；

其中W_k(x_l)表示網(wǎng)格x_l在第k個(gè)時(shí)間段內(nèi)的交通流量；H表示該飛行空域管理高度；f_s(x_l)表示空域網(wǎng)格x_l的球面投影面積；

②飛行狀態(tài)cond(x_l)：統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格單元在第k個(gè)時(shí)間段內(nèi)飛行器正在進(jìn)行爬升和下降的次數(shù)和時(shí)間；

③飛機(jī)機(jī)型混合影響v(x_l)：即單元網(wǎng)格x_l內(nèi)的不同航空器速度不同引起的復(fù)雜度；

④天氣影響交通指數(shù)：WITI(x_l)＝N_k(x_l)×W_k(x_l)

其中N_k(x_l)表示第k個(gè)時(shí)間段內(nèi)，交通流經(jīng)過網(wǎng)格x_l的國家對流天氣預(yù)報(bào)報(bào)告次數(shù)；W_k(x_l)表示網(wǎng)格x_l在第k個(gè)時(shí)間段內(nèi)的飛行流量；

然后，利用各個(gè)指標(biāo)計(jì)算子網(wǎng)格x_l的交通復(fù)雜度，公式為：

TC(x_l)＝N(x_l)×θ(x_l)

其中θ(x_l)為空域網(wǎng)格x_l的復(fù)雜度因子，由復(fù)雜度指標(biāo)因子復(fù)合得到，其計(jì)算公式為：

θ(x_l)＝cond(x_l)×v(x_l)×WITI(x_l)；

所述的飛行流量是指：在時(shí)段T＝[t₁,t_N]內(nèi)進(jìn)入空域A的航空器總數(shù)；計(jì)算過程為：

首先，針對t＝t_a時(shí)刻，將空域A內(nèi)所有航空器的確定型網(wǎng)格賦值矩陣內(nèi)每個(gè)位置的數(shù)值累計(jì)求和，得到并將轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式；

然后，計(jì)算二進(jìn)制字符串的Hamming重量，即空域A內(nèi)t_a時(shí)刻的飛行流量Hamming重量是二進(jìn)制字符串中1的個(gè)數(shù)；

同理，分別計(jì)算各個(gè)時(shí)刻下的二進(jìn)制字符串得到各時(shí)刻對應(yīng)的飛行流量；

遍歷各個(gè)時(shí)刻，將當(dāng)前時(shí)刻t_j的飛行流量記為根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻與相鄰時(shí)刻的關(guān)系計(jì)算相鄰兩時(shí)刻的Hamming距離并更新下一時(shí)刻的飛行流量值：直至j＝N；

j初始化取1；Hamming距離是指對二進(jìn)制字符串和的元素進(jìn)行異或運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)結(jié)果為1的個(gè)數(shù)值；

所述的空域A內(nèi)的碰撞概率，計(jì)算過程如下：

首先，針對目標(biāo)空域A，利用網(wǎng)格層級為r₀的空域網(wǎng)格單元，對其進(jìn)行網(wǎng)格遞歸劃分；網(wǎng)格層級r₀的選擇根據(jù)航空器安全包絡(luò)的大小選取；

然后，計(jì)算M架飛機(jī)Y＝{y₀,y₁,...,y_j,...,y_M-1}飛往不同空域網(wǎng)格單元中的概率；

編號為y_j的飛機(jī)在編碼為x_i的空域網(wǎng)格單元的概率p_ij，表示如下：

p_ij＝P(X＝x_i,Y＝y(tǒng)_i)

進(jìn)一步，根據(jù)各飛機(jī)在空域網(wǎng)格單元中的概率分布，計(jì)算每個(gè)子網(wǎng)格的模糊碰撞概率；

編碼為x_i的空域網(wǎng)格單元，模糊碰撞概率P_i'公式為：

所有其余的每個(gè)空域網(wǎng)格單元的模糊碰撞概率最終組成該單元的模糊碰撞概率集合P'；

設(shè)計(jì)空域網(wǎng)格單元x_i的三元組數(shù)據(jù)G_i(x_i,P_i',S_i)；S_i為空域網(wǎng)格單元x_i中滿足概率p_ij≠0的所有飛機(jī)組成的集合；

映射關(guān)系如下：

且使得f₁^-1(P_i')＝x_i；

且使得f₂^-1(S_i)＝x_i；

利用設(shè)定的碰撞概率算子P_A對有碰撞風(fēng)險(xiǎn)的空域網(wǎng)格單元進(jìn)行篩選，依次選擇每個(gè)單元的三元組數(shù)據(jù)，當(dāng)P_i'≥P_A則在該單元存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，返回其對應(yīng)的三元組數(shù)據(jù)保存至數(shù)組集合G*，否則，碰撞風(fēng)險(xiǎn)忽略不計(jì)，繼續(xù)判段下一個(gè)空域網(wǎng)格單元；直至所有單元判斷完畢得到新的集合G*；

集合G*即為所有存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)的空域A內(nèi)的網(wǎng)格單元、碰撞概率以及其對應(yīng)的航空器編號。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于空域網(wǎng)格的賦值方法，其特征在于，所述的對目標(biāo)空域A進(jìn)行網(wǎng)格遞歸劃分的過程為：

從網(wǎng)格坐標(biāo)的原點(diǎn)開始，按矩陣行號從小到大、同行號的按列號從小到大，建立“Z”字排序法，依次對子網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)值編碼；得到網(wǎng)格的編碼序號l＝1,2,...,m×n；用離散隨機(jī)變量X＝{x₁,x₂,...,x_l,...,x_m×n}表示。