一种智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法

本发明涉及机场冲突的消解算法领域，特别涉及一种智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法。

背景技术：

1、近年来，随着民航业的快速发展及居民生活水平的不断提高，越来越多的旅客在出行时选择乘坐飞机。根据民航局的发展统计公报，我国近些年来民航运输机场起降架次均逐年增长。机场繁忙程度的增加，将会使机场容易产生拥堵，造成航班延误，而且容易发生场面冲突，即运行的不同飞机之间的距离小于安全间隔。如果不能够及时有效地检测和消解冲突，飞机之间便有可能发生碰撞，造成人员伤亡与财产损失。虽然飞机之间发生碰撞的事故极少发生，但如果发生便会对机场运行效率产生重大影响，所以应尽力避免。

2、目前有许多关于机场场面冲突的研究，例如基于多agent的机场场面滑行冲突规避方法、a-smgcs系统、ads-b技术等。而现阶段大多数机场实际采用的解决冲突的方法主要是通过监视雷达来监视航空器的运行，通过管制员的观察和经验解除场面冲突。在一些冲突热点会设置强制报告点，机组达到冲突热点后，向管制员报告，管制员发出指令后才可以进入下一段区域。这样不但增加了管制员的工作负荷和强度，还需要多方面人员的协调合作，降低了机场运行效率。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法。

2、技术方案：本发明的一种智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，包括以下步骤：

3、步骤1，基于机载监测识别设备，实时采集预设范围内飞机的相关信息，在不进行外部干预情况下飞机之间会发生冲突前，建立飞机可行路径集合，根据飞机运动方向判断冲突区域和冲突类型，建立冲突集合；

4、步骤2，对冲突集合内的飞机进行优先级量1级计算，并判断冲突集合是否大于1，若大于1，将冲突分类为主要冲突和附属冲突，并进入步骤3；

5、步骤3，判断附属冲突是交叉冲突或者对头冲突，若是则根据优先级量大小依次调整附属飞机的路径、速度和加速度，再根据优先级量大小依次调整主要飞机的路径、速度和加速度；

6、步骤4，检验当前冲突集合内的飞机是否清零，如果没有清零则重新返回步骤1，更新可行路径集合，直到最后冲突集合内飞机清零为止。

7、进一步，在步骤2中，若冲突集合小于1，则按照优先级量大小调整冲突飞机路径、速度和加速度。

8、进一步，冲突类型包括追尾冲突、对头冲突和交叉冲突。

9、进一步，在步骤3中，若附属冲突为追尾冲突，则引入新指标进行优先级量2级计算，按照优先级量大小调整追尾冲突飞机路径、速度和加速度。

10、进一步，步骤2，对冲突集合内的飞机进行优先级量1级计算，具体包括：

11、分别计算飞机延误时间de参数、飞机载客量load、飞机减速度指标、飞机时间消耗指标以及飞机转弯速度指标，对各计算结果数据进行标准化，将标准化后结果与其他因素asci进行加权线性求和，得到每架飞机优先级量pro1，按照优先级量大小进行排序。

12、进一步，在步骤2中，将冲突分类为主要冲突和附属冲突，具体包括：

13、按照对头冲突、交叉冲突和追尾冲突从前到后的原则，选出优先解决冲突，并标注该冲突为主要冲突，冲突集合中其余冲突为附属冲突；

14、若冲突集合中同时出现多个相同类型冲突时，使用优先级量1级计算结果对飞机进行排序，确定主要冲突和附属冲突。

15、进一步，在步骤3中，若附属冲突为追尾冲突，则引入新指标进行优先级量2级计算，具体包括：

16、引入附属飞机减速度指标bfollow和ttc指标，在优先级量1级的基础上联合附属飞机减速度指标bfollow和ttc指标共同计算优先级量2级，表达式为：

17、pro2＝pro1+β1*bfollow+β2*ttc

18、式中，β1和β2为权重。

19、进一步，步骤1中的相关信息包括机场场面上所有受到影响的飞机的数据：驾驶员信息、乘客数量、飞机最大加减速度和延误时间，周期传送的数据：当前速度、位置和加速度，以及跑道、滑行道信息：道路宽度、转弯半径、转弯角度和飞机过弯最小速度。

20、有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：

21、(1)本发明提出的冲突消解方法利用飞机间信息交互，提高通信稳定性，减少对管制员指令的依赖，使决策算法效率提高；

22、(2)本发明考虑了飞机延误时间、飞机载客量、飞机转弯加速度等飞机在机场场面上可能存在影响的多个方面，考虑范围较为全面，是更为全面、安全、有效的决策算法；

23、(3)本发明包括了飞机感知、冲突识别、冲突消解等机场场面冲突的全过程，且考虑到了冲突发生的各种可能性，提出了完善的冲突优先级判断方法，是一套完整的冲突消解体系；

24、(4)本发明在冲突识别与消解阶段，将对头冲突归纳为交叉冲突的一种，缩减了算法体量，提高了运算效率；

25、(5)本发明可以实现小尺度的冲突消解，以应对未来的机场场道更加繁忙的情况。

技术特征：

1.一种智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，在步骤2中，若冲突集合小于1，则按照优先级量大小调整冲突飞机路径、速度和加速度。

3.根据权利要求1所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，冲突类型包括追尾冲突、对头冲突和交叉冲突。

4.根据权利要求3所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，在步骤3中，若附属冲突为追尾冲突，则引入新指标进行优先级量2级计算，按照优先级量大小调整追尾冲突飞机路径、速度和加速度。

5.根据权利要求1所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，步骤2，对冲突集合内的飞机进行优先级量1级计算，具体包括：

6.根据权利要求5所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，在步骤2中，将冲突分类为主要冲突和附属冲突，具体包括：

7.根据权利要求4所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，在步骤3中，若附属冲突为追尾冲突，则引入新指标进行优先级量2级计算，具体包括：

8.根据权利要求1所述的智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，其特征在于，步骤1中的相关信息包括机场场面上所有受到影响的飞机的数据：驾驶员信息、乘客数量、飞机最大加减速度和延误时间，周期传送的数据：当前速度、位置和加速度，以及跑道、滑行道信息：道路宽度、转弯半径、转弯角度和飞机过弯最小速度。

技术总结
本发明公开了一种智能网联环境下机场场道交通冲突消解方法，包括以下步骤：步骤1，实时采集预设范围内飞机的相关信息，根据飞机运动方向判断冲突区域和冲突类型，建立冲突集合；步骤2，对冲突集合内的飞机进行优先级量1级计算，并判断冲突集合是否大于1，若大于1，进入步骤3；步骤3，判断附属冲突是交叉冲突或者对头冲突，若是则根据优先级量大小依次调整附属飞机的路径、速度和加速度；步骤4，检验当前冲突集合内的飞机是否清零，如果没有清零则重新返回步骤1。本发明提出的冲突消解方法利用飞机间信息交互，提高通信稳定性，减少对管制员指令的依赖，使决策算法效率提高。

技术研发人员：张健,季承志,张可,谢宸易,关天昱,钱品政
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14