【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于空中交通管理、指揮控制領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、無(wú)人機(jī)空域容量評(píng)估是評(píng)估無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或飛行空域通行能力的主要方法。傳統(tǒng)的空域容量評(píng)估方法有計(jì)算機(jī)仿真、基于管制員負(fù)荷、歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、數(shù)學(xué)模型等。其中，計(jì)算機(jī)仿真方法建立待評(píng)估空域的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行流程等仿真模型，模擬空域內(nèi)飛行流的運(yùn)行特征，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析飛行延誤時(shí)間等指標(biāo)評(píng)估容量，具有評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確、評(píng)估靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，并已形成商業(yè)軟件，但所需參數(shù)較多，評(píng)估周期較長(zhǎng)。基于管制員負(fù)荷的方法主要根據(jù)管制員工作狀態(tài)、管制手段等條件，采集實(shí)際或模擬管制運(yùn)行數(shù)據(jù)，量化一定飛行量下的管制員工作負(fù)荷，統(tǒng)計(jì)分析得出容量。歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)飛行量、飛行延誤時(shí)間、飛行延誤架次等實(shí)際歷史數(shù)據(jù)，評(píng)估空域?qū)嶋H運(yùn)行容量。數(shù)學(xué)模型方法主要針對(duì)航線(xiàn)布局及運(yùn)行模式等要素，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)解析模型，通過(guò)模型求解得出容量，具有所需參數(shù)較少、計(jì)算快速等優(yōu)點(diǎn)。
2、無(wú)人機(jī)飛行較為靈活，空域難以精確仿真，飛行管理手段尚不夠完善，上述方法難以直接應(yīng)用于無(wú)人機(jī)空域容量評(píng)估。國(guó)內(nèi)外有少量關(guān)于低空與無(wú)人機(jī)空域容量評(píng)估方法的研究，例如基于閾值的空域容量評(píng)估方法、基于幾何拓?fù)涞目沼蛉萘吭u(píng)估方法、基于控制變量的空域容量評(píng)估方法等。這些方法所需參數(shù)多，計(jì)算或仿真工作量較大。目前尚缺少一種適合快速評(píng)估指定的無(wú)人機(jī)空域容量的簡(jiǎn)易方法。
3、系統(tǒng)工具方面，專(zhuān)業(yè)化的低空與無(wú)人機(jī)空域容量評(píng)估系統(tǒng)較少，無(wú)人機(jī)運(yùn)行管理系統(tǒng)或低空空域管理系統(tǒng)中的容量評(píng)估功能有待完善
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專(zhuān)利技術(shù)目的：本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估系統(tǒng)及方法。根據(jù)無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)、飛行間隔、氣象、空域限制等條件，抽象建立無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)學(xué)解析計(jì)算空域容量，實(shí)現(xiàn)具有固定航線(xiàn)的無(wú)人機(jī)飛行空域容量的快速評(píng)估，為低空與無(wú)人機(jī)空域管理提供依據(jù)。
2、為了實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)的目的，本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估系統(tǒng)，包括信息輸入模塊、飛行空域航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建模模塊、飛行空域容量評(píng)估建模模塊、飛行空域容量計(jì)算模塊、飛行空域容量發(fā)布模塊、服務(wù)器、工作站和綜合信息接入設(shè)備；
3、所述信息輸入模塊用于接收無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)、無(wú)人機(jī)類(lèi)型、飛行間隔、氣象和空域限制信息；
4、所述飛行空域航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建模模塊用于根據(jù)信息輸入模塊接收的無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)、無(wú)人機(jī)類(lèi)型、飛行間隔、氣象和空域限制信息，建立無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型；
5、所述飛行空域容量評(píng)估建模模塊用于根據(jù)所述無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型，建立無(wú)人機(jī)飛行空域容量評(píng)估的數(shù)學(xué)模型；
6、所述飛行空域容量計(jì)算模塊用于求解所述無(wú)人機(jī)飛行空域容量評(píng)估的數(shù)學(xué)模型，分別生成無(wú)人機(jī)飛行空域的理論容量和運(yùn)行容量；
7、所述飛行空域容量發(fā)布模塊用于發(fā)布飛行空域容量計(jì)算模塊生成的無(wú)人機(jī)飛行空域容量，包括理論容量和運(yùn)行容量。
8、所述服務(wù)器用于對(duì)系統(tǒng)接收、傳輸、產(chǎn)生的信息進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)和管理，完成對(duì)各模塊的功能響應(yīng)；
9、所述工作站用于各類(lèi)圖形圖像處理、數(shù)據(jù)運(yùn)算和人機(jī)交互；
10、所述綜合信息接入設(shè)備用于提供信息輸入的接口。
11、本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種基于所述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估方法，包括以下步驟：
12、步驟1，接收無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)、無(wú)人機(jī)類(lèi)型、飛行間隔、氣象和空域限制信息；
13、步驟2，根據(jù)步驟1接收的無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)、無(wú)人機(jī)類(lèi)型、飛行間隔、氣象和空域限制信息，建立無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型；
14、步驟3，根據(jù)步驟2建立的無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型，建立無(wú)人機(jī)飛行空域容量評(píng)估的數(shù)學(xué)模型；
15、步驟4，求解步驟3建立的無(wú)人機(jī)飛行空域容量評(píng)估的數(shù)學(xué)模型，生成無(wú)人機(jī)飛行空域的理論容量，無(wú)人機(jī)飛行空域的運(yùn)行容量按理論容量的85％～90％計(jì)算；
16、步驟5，發(fā)布步驟4生成的無(wú)人機(jī)飛行空域容量，包括理論容量和運(yùn)行容量。
17、步驟2包括以下步驟：
18、步驟2.1，根據(jù)步驟1接收的無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)、無(wú)人機(jī)類(lèi)型、飛行間隔、氣象和空域限制信息，刪除受氣象、空域限制影響而不可用的航段或航段的高度層；
19、步驟2.2，根據(jù)步驟2.1處理后的無(wú)人機(jī)飛行空域的航線(xiàn)和飛行間隔，將真航線(xiàn)角在0度至179度范圍內(nèi)的航線(xiàn)和真航線(xiàn)角在180度至359度范圍內(nèi)的航線(xiàn)分別組成單向網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的始點(diǎn)設(shè)為網(wǎng)絡(luò)航線(xiàn)的無(wú)人機(jī)飛行空域以外的源空域，網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)設(shè)為網(wǎng)絡(luò)航線(xiàn)的無(wú)人機(jī)飛行空域以外的目的空域，存在兩個(gè)以上的高度層的航段重疊為一個(gè)單高度層航段；
20、步驟2.3，根據(jù)步驟2.2將真航線(xiàn)角在0度至179度范圍內(nèi)的航線(xiàn)組成的單向網(wǎng)絡(luò)，建立無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest＝{vest,eest}，vest表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest的航線(xiàn)點(diǎn)集，eest表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest的航段集，viest表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest中的第i個(gè)航線(xiàn)點(diǎn)，ekest表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest中的第k個(gè)航段，ekest＝(viest,vjest)；viest,vjest∈vest；i為正整數(shù)；k為正整數(shù)；
21、步驟2.4，根據(jù)所述無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest，建立第k個(gè)航段ekest的容量cijest，表示為：
22、
23、其中，cijlest表示第k個(gè)航段ekest的高度層l的容量，l＝1,2,…,lkest，lkest為第k個(gè)航段ekest的高度層數(shù)量；
24、無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest的平均飛行間隔sest表示為：
25、
26、其中，spq表示前機(jī)為p類(lèi)無(wú)人機(jī)、后機(jī)為q類(lèi)無(wú)人機(jī)時(shí)的最小飛行間隔，αpqest表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gest中前機(jī)為p類(lèi)無(wú)人機(jī)、后機(jī)為q類(lèi)無(wú)人機(jī)的比例；p,q∈p，p為無(wú)人機(jī)飛行空域內(nèi)的無(wú)人機(jī)類(lèi)型集；
27、第k個(gè)航段ekest的高度層l的容量cijlest表示為：
28、
29、其中，dijlest表示第k個(gè)航段ekest的高度層l的長(zhǎng)度；
30、步驟2.5，根據(jù)步驟2.2將真航線(xiàn)角在180度至359度范圍內(nèi)的航線(xiàn)組成的單向網(wǎng)絡(luò)，建立無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gwst＝{vwst,ewst}，vwst表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gwst的航線(xiàn)點(diǎn)集，ewst表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gwst的航段集，vuwst表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gwst中的第u個(gè)航線(xiàn)點(diǎn)，exwst表示無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gwst中的第x個(gè)航段，exwst＝(vuwst,vwwst)，vuwst,vwwst∈vwst；u為正整數(shù)；x為正整數(shù)；
31、步驟2.6，根據(jù)所述無(wú)人機(jī)航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型gwst，建本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括信息輸入模塊、飛行空域航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建模模塊、飛行空域容量評(píng)估建模模塊、飛行空域容量計(jì)算模塊、飛行空域容量發(fā)布模塊、服務(wù)器、工作站和綜合信息接入設(shè)備；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器用于對(duì)系統(tǒng)接收、傳輸、產(chǎn)生的信息進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)和管理，完成對(duì)各模塊的功能響應(yīng)；
3.一種基于如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟2.7中，容量Chest/wst表示為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟3包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟3.2中，所述約束條件包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟3.3中，所述無(wú)人機(jī)飛行空域容量評(píng)估的數(shù)學(xué)模型表示為：
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器
10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序或指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序或指令在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行如權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括信息輸入模塊、飛行空域航線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建模模塊、飛行空域容量評(píng)估建模模塊、飛行空域容量計(jì)算模塊、飛行空域容量發(fā)布模塊、服務(wù)器、工作站和綜合信息接入設(shè)備；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器用于對(duì)系統(tǒng)接收、傳輸、產(chǎn)生的信息進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)和管理，完成對(duì)各模塊的功能響應(yīng)；
3.一種基于如權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無(wú)人機(jī)飛行空域容量快速評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟2.7中，容量chest/w...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊尚文，陳平，張明偉，趙晨亮，姜志乾，陳飛飛，張婧婷，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中電萊斯信息系統(tǒng)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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