【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于空中交通，具體涉及一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統及方法。
技術介紹
1、城市空中交通(urban?air?mobility，uam)的快速發展是大勢所趨，電推進垂直起降(electric?vertical?take-off?and?landing，evtol)是未來uam市場的主流方案。uam是一種在城市中用于客運或貨運的、安全高效的有人/無人駕駛空中交通系統。該系統重點為城市內或城際中短途運輸(3-100km),為100米以下的超低空或100-1000米的低空區域飛行交通提供支持。根據權威機構預測，低空空域在未來將產生巨大的社會需求。其中，具有自主駕駛能力的evtol飛行器使用電池作為能源，飛行時噪音更小，操作系統更加安全可靠，不依賴跑道并且體積較小，飛行和停放自由度更大，更有利于在城市內進行交通作業，是未來uam市場的主流方案。
2、然而與傳統航空不同，低空密集飛行運行場景將呈現出流量大、密度高、飛行性能及操控方式多樣的交通流特性。這將導致飛行沖突事件隨之激增，無法依賴管制員實現碰撞事件的規避。飛行沖突導致的運行風險不容忽視，飛行器時空分布規律將成為運行場景風險評估的重要考慮因素之一。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決現有技術的不足，提供了如下方案：
2、一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，包括：空域網格化模塊、航線離散模塊和空間分布評估模塊；
3、所述空域網格化模塊用于將待評估空域進
4、所述航線離散模塊用于將飛行器航線進行離散操作，得到航線在所述待評估空域內的航線離散點；
5、所述空間分布評估模塊基于若干所述空間單元和所述航線離散點進行空間分布評估，得到航班空間密度。
6、優選的，所述空域網格化模塊包括：空間單元表征子模塊和空間單元體積計算子模塊；
7、所述空間單元表征子模塊用于將所述待評估空域劃分為若干所述空間單元，并對所述空間單元進行表征：
8、cell(i,j,k)＝λ∈[λi,λi+1]∩θ∈[θj,θj+1]∩h∈[hk,hk+i]
9、λi＝λmin+(i-1)×δλ,i＝1,2,...,nλ
10、θj＝θmin+(j–1)×δθ,j＝1,2,...,nθ
11、hk＝hmin+(k-1)×δh,k＝1,2,...,nh
12、其中，cell(i，j，k)表示空間單元，λ表示經度，θ表示緯度，h表示高度，λmin表示待評估空域經度下限，θmin表示待評估空域緯度下限，hmin表示待評估空域高度下限，δλ表示經度的離散區間步長，δθ表示緯度的離散區間步長，δh表示高度的離散區間步長，nλ表示經度的離散數目，nθ表示經度的離散數目，nh表示經度的離散數目，i、j、k表示自然數；
13、所述空間單元體積計算子模塊基于所述表征計算每個所述單元空間的體積：
14、
15、其中，dv(i，j，k)表示單元空間的體積，r表示高度積分因子，表示地理緯度積分因子，γ表示地理經度積分因子。
16、優選的，所述航線離散模塊包括：航線長度計算子模塊和離散點表征子模塊；
17、所述航線長度計算子模塊用于獲取航班ε的起點經度λup、起點緯度θup、終點經度λdown、終點緯度θdown和飛行平均高度hε，并計算航線長度：
18、dε＝(re+hε)×arccos(sinθupsinθdown+cosθupcosθdowncos(λup-λdown))
19、其中，dε表示航線長度，re表示地球半徑；
20、所述離散點表征子模塊用于獲取航線離散時間區間dt，并基于所述航線長度得到所述航線離散點的表征：
21、
22、hε_σhε
23、σ＝1,2,...nε
24、
25、其中，λε_σ表示航線離散點地理經度，θε_σ表示航線離散點地理緯度，hε_σ表示航線離散點高度，σ表示航線離散點序號，nε表示航班ε在航線上的離散點總數，vε表示飛行器運行速度；
26、對于某離散點σ，若有：
27、λε_σ∈[λi,λi+1]∩θ∈[θj,θj+1]∩h∈[hk,hk+1]
28、則離散點σ屬于空間單元cell(i，j，k)。記航線ε在空間單元cell(i，j，k)內的離散點總數為n(ε|cell(i，j，k))。
29、優選的，所述空間分布評估模塊包括：單航班空域密度評估子模塊和總空域密度評估子模塊；
30、所述單航班空域密度評估子模塊用于獲取所述空間單元內的離散點總數n(ε|cell(i，j，k))，并計算所述航班ε的空域密度：
31、
32、其中，表示航班ε在評估時段的空域密度，δt表示評估時段，mc表示評估時段內航班ε的次數；
33、所述總空域密度評估子模塊基于所述所述航班ε的空域密度計算全部nline次航班在評估時段總的所述航班空間密度：
34、
35、其中，表示nline次航班在評估時段總的所述航班空間密度。
36、本專利技術還提供了一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估方法，所述評估方法應用于上述任一項所述的評估系統，包括以下步驟：
37、將待評估空域進行離散操作，得到若干空間單元；
38、將飛行器航線進行離散操作，得到航線在所述待評估空域內的航線離散點；
39、基于若干所述空間單元和所述航線離散點進行空間分布評估，得到航班空間密度。
40、優選的，得到若干所述空間單元的方法包括：
41、將所述待評估空域劃分為若干所述空間單元，并對所述空間單元進行表征：
42、cell(i,j,k)＝λ∈[λi,λi+1]∩θ∈[θj,θj+1]∩h∈[hk,hk+1]
43、λi＝λmin+(i-1)×δλ,i＝1,2,...,nλ
44、θj＝θmin+(j-1)×δθ,j＝1,2,…,nθ
45、hk＝hmin+(k-1)×δh,k＝1,2,...,nh
46、其中，cell(i，j，k)表示空間單元，λ表示經度，θ表示緯度，h表示高度，λmin表示待評估空域經度下限，θmin表示待評估空域緯度下限，hmin表示待評估空域高度下限，δλ表示經度的離散區間步長，δθ表示緯度的離散區間步長，δh表示高度的離散區間步長，nλ表示經度的離散數目，nθ表示經度的離散數目，nh表示經度的離散數目，i、j、k表示自然數；
47、基于所述表征計算每個所述單元空間的體積：
48、
49、其中，dv(i，j，k)表示單元空間的體積，r表示高度積分因子，表示地理緯度積分因子，γ表示地理本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，包括：空域網格化模塊、航線離散模塊和空間分布評估模塊；
2.根據權利要求1所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，所述空域網格化模塊包括：空間單元表征子模塊和空間單元體積計算子模塊；
3.根據權利要求2所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，所述航線離散模塊包括：航線長度計算子模塊和離散點表征子模塊；
4.根據權利要求3所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，所述空間分布評估模塊包括：單航班空域密度評估子模塊和總空域密度評估子模塊；
5.一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估方法，所述評估方法應用于權利要求1-4任一項所述的評估系統，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估方法，其特征在于，得到若干所述空間單元的方法包括：
7.根據權利要求6所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空
8.根據權利要求7所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估方法，其特征在于，得到所述航班空間密度的方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，包括：空域網格化模塊、航線離散模塊和空間分布評估模塊；
2.根據權利要求1所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，所述空域網格化模塊包括：空間單元表征子模塊和空間單元體積計算子模塊；
3.根據權利要求2所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，所述航線離散模塊包括：航線長度計算子模塊和離散點表征子模塊；
4.根據權利要求3所述一種基于空間密度的城市空中交通飛行器時空分布評估系統，其特征在于，所述空間分布評估模塊包括：單航班空...
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