一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法及系统与流程

本发明属于空中交通管理中的空域管理领域，具体涉及一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法及系统。

背景技术：

现代行动是陆、海、空、天、电等力量使用多种先进系统，在有限区域内进行的联合行动。当前飞行活动和其他各种用空活动在有限区域内相互交织。有限区域内用空装(设)备众多，必然导致空域资源紧张，有效协调和指导合理规划和使用空域，是空域管控面临的一个现实问题。

传统的空域冲突解脱规则是《中华人民共和国飞行基本规则》，仅是原则性的指导。空域冲突解脱不再是简单的飞机和飞机间的解脱，利用《飞行基本规则》等原则性空域解脱规则已无法完成空域冲突解脱。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法及系统，以解决现有技术中现存的原则性空域解脱规则无法完成复杂空域冲突解脱，冲突解决的准确性和效率均偏低等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法，以下步骤：

步骤s1，根据用空需求提取空域使用信息并建立空域集合，所述用空需求包括装备的空域使用计划、方案和意图，所述建立空域集合包括将空域使用信息在平面直角坐标系中表示。

步骤s2，检测用空需求冲突，如果存在用空需求冲突，则进入步骤s3，否则进入步骤s5。

步骤s3，创建空域冲突解脱规则，包括以下步骤：

步骤s31，建立冲突空域属性，列出全部空域冲突集，所述空域冲突集是具有用空冲突的空域集合。

步骤s32，初始化空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

步骤s33，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的参考量值。

步骤s34，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

步骤s35，按照各空域使用优先级的量值，生成空域冲突解脱规则。

步骤s4，执行冲突解脱规则，包括以下步骤：

步骤s41，调用空域冲突解脱规则并执行空域冲突解脱，如果空域冲突解脱，进入步骤s5，否则进入步骤s42。

步骤s42，调整空域冲突解脱规则，进入步骤s41。

步骤s5，推演评估空域冲突解脱后的空域使用情况，如果满足安全运行需求，则返回空域冲突解脱规则创建结果，否则进入步骤s42。

进一步地，步骤s2，检测用空需求冲突，具体是，利用空域冲突检测技术检测装备的使用空域在时间、范围、高度和频率上是否存在冲突。

进一步地，步骤s32中，空域冲突集gi(1≤m≤m,m为空域冲突集的个数)内有n个空域，则将gi(1≤m≤m,m为空域冲突集的个数)内的各空域使用优先级的量值均初始化为2ⁿ。

进一步地，步骤s33中，根据运行目的和/或装备性能，对空域冲突集gi(1≤m≤m,m为空域冲突集的个数)内的n个空域的优先级按从0至n-1排序，并将n个空域的优先级的序号作为各空域使用优先级的参考量值。

进一步地，步骤s34，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的量值，具体是将各空域使用优先权的量值的初始化值与参考量值的和设置为空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

进一步地，空域冲突解脱规则，包括：调整空域使用顺序、调整空域使用高度、调整空域使用范围和调整冲突空域内的电磁频率中的一项或多项。

进一步地，调整空域冲突解脱规则，包括：修改各空域使用优先级的量值，并根据修改后的各空域使用优先级的量值调整当前的空域冲突解脱规则。

进一步地，在所述步骤s33之后，还包括：根据空域冲突集内的各空域相互之间的冲突情况，将空域冲突集内的各空域进一步分为相互冲突空域子集和互不冲突空域子集。

进一步地，所述步骤s1，还包括：设置空域标签，所述空域标签包括空域名称、空域编号、空域形状、开始使用时间、结束使用时间、最低高度、最高高度、坐标点、使用主体和运行目的。

根据本发明的第二个方面，提供了一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建系统，包括：空域集合建立模块、用空需求冲突检测模块、空域冲突解脱规则创建模块、冲突解脱规则执行模块和推演评估模块。

其中，域集合建立模块，用于根据用空需求提取空域使用信息并建立空域集合。

用空需求冲突检测模块，用于检测用空需求是否存在冲突。

空域冲突解脱规则创建模块，用于建立冲突空域属性，初始化空域冲突集内的各空域使用优先级的量值，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的参考量值，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的量值和按照各空域使用优先级的量值生成空域冲突解脱规则。

冲突解脱规则执行模块，用于执行空域冲突解脱并调整空域冲突解脱规则直至空域冲突解脱。

推演评估模块，用于推演评估空域冲突解脱后的空域使用情况是否满足安全运行需求。

本发明有益效果如下：(1)贴近实际，对不同的运行需求提供差异化的空域冲突解脱规则；(2)可操作性强，空域冲突解脱依靠改变冲突集中空域优先级来实现，对计算要求低。因此本发明特别适用于运行活动中的空域使用冲突解脱。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法的流程图；

图2是本发明的第二实施例的基于推演评估的空域冲突解脱规则创建系统的结构图；

图3是本发明的第三实施例的基于推演评估的空域冲突解脱规则创建系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例一

本实施例中，本发明公开了一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法，流程图如图1所示。本实施例中根据输入的用空需求生成用空态势，进行用空冲突检测，调用空域冲突解脱规则并执行空域冲突解脱，结合冲突解脱结果和推演评估结果迭代修改冲突解脱规则，最终得到满足运行需求的冲突解脱规则，具体步骤如下：

步骤s1，根据用空需求提取空域使用信息并建立空域集合。

本步骤中，将空域使用信息加载到需要的系统中，用空需求包括装备的空域使用计划、方案和意图。建立空域集合包括将空域使用信息在平面直角坐标系中表示。

本步骤还包括：设置空域标签，空域标签包括空域名称、空域编号、空域形状、开始使用时间、结束使用时间、最低高度、最高高度、坐标点、使用主体和运行目的。装(设)备使用空域是指以实体或电磁用空装(设)备为基点的某种空间范围，常见的空域形状主要包括多边形空域、圆形空域、扇形空域、以及球形空域。

步骤s2，检测用空需求冲突，如果存在用空需求冲突，则进入步骤s3，否则进入步骤s5；

本步骤中，根据空域的参数和重叠情况，利用空域检测技术，检测空域存在的冲突，具体是，利用空域冲突检测技术检测装备的使用空域在时间、范围、高度和频率上是否存在冲突。如果不存在空域冲突，则直接进行推演评估空域使用情况，评估是否满足运行需要；如果经检测存在空域冲突，则进入下一步骤。

步骤s3，创建空域冲突解脱规则。

根据冲突检测结果，创建空域冲突解脱规则。空域冲突解脱规则是空域冲突解脱必须遵守的基本原则，步骤s3具体包括以下步骤：

步骤s31，建立冲突空域属性，列出全部空域冲突集。

根据冲突检测结果，创建空域冲突解脱规则，内容包括冲突空域属性和解脱方法。

其中冲突空域属性标签如下：

上表中，空域冲突集是具有用空冲突的空域集合，i为冲突集的数量，ni为冲突集gi中空域个数。

上表中，空域冲突类型包括如下几种类型：(1)时间冲突；(2)高度冲突；(3)范围冲突；(4)频率冲突。

填写上表，列出全部空域冲突集。

步骤s32，初始化空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

优先级是指根据装(设)备使用规律和目标重要性，结合运行活动的整体目标，确定冲突集中空域使用优先级，基本原则包括如下4点：

(1)冲突集gi中优先级分为个等级，i为冲突集编号，ni为冲突集gi中空域个数，对应优先级量值(1≤m≤m,1≤n≤ni)，m为总空域个数，量值越大优先级越高，冲突解脱时优先考虑优先级量值高的空域。

(2)优先级量值由管理人员根据运行目的综合考虑决定。

(3)优先级量值仅在冲突集内有效。

(4)冲突集内互不冲突的空域，其优先级量值可相同。

本实施例中，确定空域冲突集gi中空域优先级量值初始化方法具体如下：

空域冲突集gi(1≤m≤m,m为空域冲突集的个数)内有n个空域，则将gi(1≤m≤m,m为空域冲突集的个数)内的各空域使用优先级的量值均初始化为2ⁿ。

步骤s33，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的参考量值。

本步骤中，根据运行目的和/或装备性能，对空域冲突集gi(1≤m≤m,m为空域冲突集的个数)内的n个空域的优先级按从0至n-1排序，并将n个空域的优先级的序号作为各空域使用优先级的参考量值。

步骤s34，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

将各空域使用优先权的量值的初始化值与参考量值的相加，即可得到各空域使用优先权的量值，以此设置为空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

步骤s35，按照各空域使用优先级的量值，生成空域冲突解脱规则。

根据步骤s34确定的空域优先级量值，生成空域冲突解脱规则，使用解脱规则对冲突空域进行冲突解脱。

本实施例中，空域冲突解脱规则，具体包括：调整空域使用顺序、调整空域使用高度、调整空域使用范围和调整冲突空域内的电磁频率中的一项或多项。

步骤s4，执行冲突解脱规则，包括以下步骤：

步骤s41，调用空域冲突解脱规则并执行空域冲突解脱，如果空域冲突解脱，进入步骤s5，否则进入步骤s42。

调用空域冲突解脱规则并执行空域冲突解脱，首次执行冲突解脱操作，调用初始空域冲突解脱规则并执行空域冲突解脱操作；非首次执行冲突解脱操作，调用最新修改保存后的冲突解脱规则并执行空域冲突解脱操作。如果空域冲突解脱，则进行推演评估空域使用情况，评估是否满足运行需要；否则，说明空域冲突解脱规则还需要进行进一步的优化，则进入步骤s42，再次调整空域冲突解脱规则。

步骤s42，调整空域冲突解脱规则，进入步骤s41。

调整空域冲突解脱规则，包括：修改各空域使用优先级的量值，并根据修改后的各空域使用优先级的量值调整当前的空域冲突解脱规则。

空域冲突解脱规则调整后，继续执行步骤s41，执行空域冲突解脱，如果空域冲突解脱，则进行推演评估空域使用情况，评估是否满足运行需要；否则，说明空域冲突解脱规则还需要进行进一步的优化，则进入步骤s42，再次调整空域冲突解脱规则。如此“评估-修改-评估”反复迭代，直至空域冲突解脱。

步骤s5，推演评估空域冲突解脱后的空域使用情况。

对实现空域冲突解脱的空域使用情况进行推演评估，看是否满足运行需求。如果满足安全运行需求，则返回空域冲突解脱规则创建结果，否则进入步骤s42，进一步优化冲突解脱规则，直至空域冲突解脱并经过推演评估满足安全运行需求。

本实施例中，采用基于运行需求和推演评估的空域冲突解脱规则创建流程，用于实际运行中装(设)备使用空域发生冲突时，根据不同运行需求生成对应的空域冲突解脱规则，作为空域冲突解脱的基本依据。通过对空域冲突解脱后空域使用的推演评估，结合运行需求，给出适合当前运行活动的空域冲突解脱规则，采用“评估-修改-评估”反复迭代的方法，不断对空域冲突解脱规则进行修改，直至符合运行需求。

实施例二

本实施例公开了一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法。

本实施例中的步骤与实施例一的步骤基本相同，本实施例中，在步骤s33之后，还包括：根据空域冲突集内的各空域相互之间的冲突情况，将空域冲突集内的各空域进一步分为相互冲突空域子集和互不冲突空域子集。

实施例三

本实施例公开了一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建系统，结构图如图2所示，包括：空域集合建立模块21、用空需求冲突检测模块22、空域冲突解脱规则创建模块23、冲突解脱规则执行模块24和推演评估模块25。

其中，空域集合建立模块21，用于根据用空需求提取空域使用信息并建立空域集合。

用空需求冲突检测模块22，用于检测用空需求是否存在冲突。

空域冲突解脱规则创建模块23，用于建立冲突空域属性，初始化空域冲突集内的各空域使用优先级的量值，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的参考量值，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的量值和按照各空域使用优先级的量值生成空域冲突解脱规则。

冲突解脱规则执行模块24，用于执行空域冲突解脱并调整空域冲突解脱规则直至空域冲突解脱。

推演评估模块25，用于推演评估空域冲突解脱后的空域使用情况是否满足安全运行需求。

实施例四

本实施例提供了一种基于推演评估的空域冲突解脱规则创建方法，按照以下步骤进行：

步骤s1，根据用空需求提取空域使用信息并建立空域集合。

现有用空设备1、设备2、设备3，涉及空域编号为1～8，根据各设备的空域使用计划、方案和意图等提取空域使用信息，并将空域使用信息在平面直角坐标系中表示，如图3所示。

可进一步地设置空域标签，空域标签包括空域名称、空域编号、空域形状、开始使用时间、结束使用时间、最低高度、最高高度、坐标点、使用主体和运行目的。

步骤s2，检测用空需求冲突。

根据空域的参数和重叠情况，利用空域冲突检测技术进行冲突检测，利用空域冲突检测技术检测装备的使用空域在时间、范围、高度和频率上是否存在冲突。本实施例中，如图3所示，空域1与空域2存在重叠，空域3、4与空域5存在重叠，空域6、7与空域5存在重叠，由于存在用空需求冲突，故进入步骤s3。

步骤s3，创建空域冲突解脱规则，包括以下步骤：

步骤s31，建立冲突空域属性，列出全部空域冲突集。

本实施例中，建立的冲突空域属性如下表所示。

步骤s32，初始化空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

上表中有3个空域冲突集，冲突集1有空域1和空域2，故将空域1和空域2的优先级量级均初始化为2²＝4；冲突集2有空域3、空域4和空域5，故将空域3、空域4和空域5的优先级量级均初始化为2³＝8；冲突集3有空域6、空域7和空域8，故将空域6、空域7和空域8的优先级量级均初始化为2³＝8。

步骤s33，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的参考量值。

上表中有3个空域冲突集，冲突集1：设备1以安全飞行为主，设备2引导配合，因此，运行过程以设备1用频为主，设备2引导过程中配合用频。因此，空域2的优先级高于空域1的优先级，即空域1使用优先级的参考量值设为0，空域2使用优先级的参考量值设为1。

冲突集2：设备3一经启动很难改变任务状态；设备1任务灵活性较比设备3强；设备2对空引导配合。因此，空域3的优先级最高，空域4次之，空域5最低，即空域3使用优先级的参考量值设为2，空域4使用优先级的参考量值设为1，空域5使用优先级的参考量值设为0。

冲突集3：设备3一经启动很难改变任务状态；设备1任务灵活性较比设备3强；设备2对空引导配合。因此，空域6的优先级最高，空域7次之，空域8最低，即空域6使用优先级的参考量值设为2，空域7使用优先级的参考量值设为1，空域8使用优先级的参考量值设为0。

根据空域冲突集内的各空域相互之间的冲突情况，将空域冲突集内的各空域进一步分为相互冲突空域子集和互不冲突空域子集。

冲突集1：仅有一个互相冲突子集g11(1,2)，包含空域(1，2)；

冲突集2：互相冲突子集为g21(3,4)和g22(4,5)，分别包含空域(3，4)和(4，5)；

冲突集3：互相冲突子集为g31(6,7)、g32(6,8)和g33(7,8)，分别包含空域(6，7)、(6，8)和(7，8)。

步骤s34，设置空域冲突集内的各空域使用优先级的量值。

将各空域使用优先权的量值的初始化值与参考量值的和设置为空域冲突集内的各空域使用优先级的量值，空域1使用优先级的量值设为4+0＝4，空域2使用优先级的量值设为4+1＝5，空域3使用优先级的量值设为8+2＝10，空域4使用优先级的量值设为8+1＝9，空域5使用优先级的量值设为8+0＝8，空域6使用优先级的量值设为8+2＝10，空域7使用优先级的量值设为8+1＝9，空域8使用优先级的量值设为8+0＝8。

根据上述分析，建立的冲突空域属性如下表所示

步骤s35，按照各空域使用优先级的量值，生成空域冲突解脱规则。

根据以上确定的空域优先级量值，生成空域冲突解脱规则，空域冲突解脱规则，包括：调整空域使用顺序、调整空域使用高度、调整空域使用范围和调整冲突空域内的电磁频率中的一项或多项。

使用解脱规则对冲突空域进行冲突解脱，以冲突集2为例得到解脱结果如下：

冲突集2：设备3优先使用空域3，空域4中设备1避开设备3使用空域时间，空域5中设备2避开设备1使用频率。

步骤s4，执行冲突解脱规则，包括以下步骤：

步骤s41，调用空域冲突解脱规则并执行空域冲突解脱，如果空域冲突解脱，进入步骤s5，否则进入步骤s42；

本实施例中，执行空域冲突解脱，根据综合判断，设备1的用空价值大于设备3，因此，设备1使用的空域4的优先级需要高于设备3使用的空域3，执行上述冲突解脱规则会产生新的空域冲突，故进入步骤s42。

步骤s42，调整空域冲突解脱规则，进入步骤s41。

调整空域冲突解脱规则，包括：修改各空域使用优先级的量值，并根据修改后的各空域使用优先级的量值调整当前的空域冲突解脱规则。本实施例中，修改冲突集2中空域优先级量值，修改结果如下表所示。

执行空域冲突解脱，本次空域冲突解脱，进入步骤s5。

步骤s5，推演评估空域冲突解脱后的空域使用情况。

对实现空域冲突解脱的空域使用情况进行推演评估，看是否满足安全运行需求。利用上述修改后的冲突解脱规则进行推演，评估结果为满足安全运行需求，返回空域冲突解脱规则创建结果。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。