CN103606302B - 一种飞行器越界管控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞行器越界管控方法及系统，所述的飞行器越界管控方法包括：读取飞行器的管控区域空间地理数据；采用多边形近似法将所述管控区域空间地理数据生成多边形管控区域信息；通过卫星定位实时获取所述飞行器的飞行参数，所述的飞行参数包含时间、经纬度、航向、高度、速度；根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理。通过本发明可以对越界的飞行器进行实时管控，真正实现了看得见、通得上、管得住、查得清，有助于低空飞行器行业的发展。

Description

一种飞行器越界管控方法及系统

技术领域

本发明是关于飞行器技术及通信技术，特别是关于一种飞行器越界管控方法及系统。

背景技术

我国低空空域在大城市等重要地带设有禁入区，禁止小型飞行器在该区域低空飞行，目前用的管制手段是航管雷达探测加无线电台话音调度警告，存在着雷达探测盲区、通信沟通障碍和飞行员故意违规等难以克服的技术漏洞和问题，不能够对现有的低空飞行器进行有效的专门监控，管制手段需要进一步改进提高。

发明内容

本发明提供一种飞行器越界管控方法及系统，以对越界的飞行器进行实时的管控。

为了实现上述目的，本发明提供一种飞行器越界管控系统，所述的系统包括：机载管控设备，地面区域数据生成设备，数据加载卡及地面监控设备；其中，

所述的地面区域数据生成设备，用于接收管控区域空间地理数据，并根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图；

所述的数据加载卡，用于存储所述的管控区域图；

所述的机载管控设备包括：

卫星导航模块，包含GPS、GLONASS及BD三种导航模块，用于对所述的飞行器进行卫星定位；

解算控制模块，用于采用多边形近似法将所述管控区域图生成多边形管控区域信息，实时获取所述飞行器的飞行参数，然后根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理；

接口模块：与所述数据加载卡及所述飞行器内的音频设备、空管数据链、飞行控制设备（包括发动机控制设备及飞行控制设备等）交联；

所述的地面监控设备，用于利用下行链路接收并记录所述飞行器下传的飞行参数，利用上行链路对所述飞行器进行发出告警信息、实施限油、强制返回和解除管控操作等。

为了实现上述目的，本发明还是一种飞行器越界管控方法，应用于所述的飞行器越界管控系统，所述的飞行器越界管控方法包括：读取飞行器的管控区域空间地理数据；采用多边形近似法将所述管控区域空间地理数据生成多边形管控区域信息；通过卫星定位实时获取所述飞行器的飞行参数，所述的飞行参数包含时间、经纬度、航向、高度、速度；根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理。

进一步地，采用多边形近似法将所述管控区域空间地理数据生成多边形管控区域信息，包括：根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图；用首尾相接的线段沿着所述管控区域图的边缘将所述管控区域包围形成多边形管控区域，在所述多边形管控区域外设定包围该多边形管控区域的相似多边形，所述相似多边形与所述多边形管控区域的对应边平行且距离相等，所述相似多边形与所述多边形管控区域之间的区域作为告警区域；其中，所述多边形管控区域的每条边矢量方向为垂直于该边并且指向所述多边形管控区域外的方向。

进一步地，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：判断所述飞行器是否进入所述告警区域，如果所述飞行器进入所述告警区域，则发出“你已进入告警区域”告警信息。

进一步地，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：判断所述飞行器到达所述多边形管控区域的某一边，并且所述的飞行器向所述多边形管控区域的内飞行，发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制。

进一步地，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：判断所述的飞行器在所述多边形管控区域内，并且所述的飞行器继续向所述多边形管控区域的内飞行，持续发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制。

进一步地，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：判断所述的飞行器在所述多边形管控区域内，并且所述的飞行器正向所述多边形管控区域外飞行，自动解除飞行器动力或姿态控制，持续发出“你已进入管控区域”告警信息。

进一步地，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：判断所述飞行器到达所述多边形管控区域的某一边，并且所述的飞行器向所述多边形管控区域外飞行，发出“你已飞离管控区域，进入告警区域”提示信息。

进一步地，当所述飞行器从所述多边形管控区域的某一边进入所述告警区域后，发出“你已进入告警区域”告警信息。

进一步地，当所述飞行器飞离所述告警区域时，发出“你已飞离告警区域”告警信息。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明可以对越界的飞行器进行实时管控，真正实现了看得见、通得上、管得住、查得清，有助于低空飞行器行业的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例飞行器越界管控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例机载管控设备101的结构接连接关系示意图；

图3为本发明实施例卫星导航模块201的结构框图；

图4为本发明实施例的飞行器越界管控方法流程图；

图5为本发明实施例多边形近似法生成的多边形管控区域示意图；

图6为本发明实施例从图5中的图形参数编译出的数据包生成的界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种飞行器越界管控系统，该飞行器越界管控系统包括：机载管控设备101，地面区域数据生成设备102，数据加载卡103及地面监控设备104。

该地面区域数据生成设备102用于接收管控区域空间地理数据（可以是用户输入的），并根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图。管控区域空间地理数据包括管控区域边界的经纬度及高度等数据。该地面区域数据生成设备102中的软件包括图形软件平台、数字地图库、操作界面和数据生成程序，硬件为通用计算机和加载卡读写驱动硬件，提供图形人机操作界面，操作人员可方便直观地在屏幕地图上划定管控区域，生成管控区域图。为在告警后、采取强制措施前留出余量，注意，划定管控区数据库时应该比实际区域向外增加一定的预留区，当低空飞行器进入该预留区后，进行告警操作，该预留区也叫告警区域。

简而言之，该地面区域数据生成设备102具备以下功能：

⑴利用数字地图库在图形人机操作界面下画出管控区域图；

⑵将管控区域图打包编译成数据库；

⑶将数据库存入上述的数据加载卡103。

本发明实施例仅以飞机为例说明飞行器105，并非用于限定。如图1所示，该机载管控设备101设置在飞行器105中，如图2所示，该机载管控设备101包括：卫星导航模块201，解算控制模块202及接口模块203。

卫星导航模块201用于对飞机进行卫星定位，卫星导航模块201包含GPS、GLONASS及BD三种导航模块，本发明不以此为限。

在机载管控设备101中内置GPS/GLONASS/BD三系统组合模块（即卫星导航模块201），如图3所示，GPS/GLONASS/BD三系统组合模块由三组合天线、三个系统处理通道和综合处理模块组成，三组合天线加装在飞机上，本发明的卫星导航模块201有以下几方面优点：

⑴目前，卫星导航模块201的GPS、GLONASS及BD三种导航模块都已经能够在我国土疆域独立实现工作覆盖，在正常情况下通过三种导航模块的结果互相验证，可确保导航定位结果可靠；

⑵当其中一套系统工作不正常、其他2套正常时，可采用大数原理分析，查找出不正常的系统，并利用其余两套系统继续工作，导航系统失效率从5%降低到0.73%；

⑶如三套系统都能导航定位，但给出定位结果明显不同，无法确认那套系统工作正常，则通知控制系统解除告警和控制措施。

图3的综合处理模块可以用来实现上述的结果验证、查找不正常的定位模块及通知控制系统解除告警和控制措施等操作。

导航航定位多余度设计采用GPS/GLONASS/BD三组合模块方式，导航系统的可用度从95%提高到99.3%，失效概率从5%降低到0.73%。当导航功能不可用时，按照最小虚警率设计原则解除管控设备的控制功能，使其无法干预飞机的操控，不会因导航系统故障带来额外损失。

解算控制模块202用于采用多边形近似法将所述管控区域图生成多边形管控区域信息，实时获取飞机的飞行参数，然后根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断飞机是否越界，并对越界的飞机进行管控处理。

解算控制模块202生成多边形管控区域信息的具体方法是，用首尾相接的线段沿着所述管控区域图的边缘将所述管控区域包围，形成多边形管控区域，在所述多边形管控区域外设定包围所述多边形管控区域的相似多边形，所述相似多边形与所述多边形管控区域的对应边平行且距离相等（均等于一预设的距离，例如20公里），所述相似多边形与所述多边形管控区域之间的区域作为告警区域；其中，所述多边形管控区域的每条边矢量方向为垂直于该边并且指向所述多边形管控区域外的方向。

接口模块203与数据加载卡及飞机内的音频设备、空管数据链、飞行控制设备（发动机控制设备及飞行控制设备等）交联，数据加载卡103可以在飞机起飞前插入该接口模块203。

在接口模块103设计中应用初始安全设计概念，在断电和初始上电状态，接口模块103的所有输出控制端的信号均默认为无操作，可以避免发生因电源、输入信号波动造成的误操作。

机载管控设备101通过接口模块203与飞机的机内音频、空管1090ES数据链、飞行控制设备交联，飞机内的音频设备根据控制信号向飞行员分别发出几组话音指令（包括告警信息），发动机控制设备根据控制信号控制发动机限油等措施，飞行控制设备强制接管自动驾驶仪，控制飞机返回，退出管控区（即强制返回）等措施。机载管控设备101将飞机越界和采取的措施等信息存储在非易失型存储器中，并通过空管1090ES数据链下行链路发送给地面监控设备104。

我国空管系统明确在2015年前建成全国一体的低空空域运行管理和服务保障体系，民用飞机上必须配备空管专用1090ES数据链路设备，在航行管控和监视空域的覆盖区建设相应地面链路端口设备。将机载管控设备101数据接口（接口模块203）与空管1090ES数据链路设备交联，传输数据的格式按照参照1090ES的标准设计，即可解决数据传输问题。

地面监控设备104用于利用下行链路接收并记录所述飞机下传的飞行参数，利用上行链路对飞机进行发出告警信息、实施限油、强制返回和解除管控操作等措施。

地面监控设备104具有地面干预控制飞机越界的能力，如果飞机未进入管控区而发生告警、限油等虚警现象，可用地面监控设备104发送解除指令给该飞机，解除机载管控设备101采取的措施，消除因各类原因造成的误操作，保证飞机安全。如果地面航管系统确认飞机进入管控区，该机的机载管控设备101未起作用，可用地面监控设备104向该飞机发送指令（包括告警信息），提醒或强制其返回。

机载管控设备101的具体功能如下：读入数据加载卡103内的管控区域图，保存到非易失性存储器；对导航定位数据（飞机的飞行参数，包含时间、经纬度、航向、高度、速度等）和多边形管控区域信息进行分析处理，解算出飞机是否处在管控区域并输出相应控制信号，然后记录飞机进入和退出告警状态时的编号、位置、高度和时间等参数；使用下行数据链路向地面监控设备104下传飞机进入和退出告警状态时的相关信息；与飞机内的语音设备交联，可提供声音告警措施；与飞机控制系统交联，可采取发出告警信息、实施限油、强制返回和解除管控操作；接收地面监控设备104从上行数据链路设备上传发出的发出告警信息、实施限油、强制返回和解除管控操作等干预信息。

具体实施时，机载管控设备101利用卫星导航定位功能，将从卫星导航模块201得到的数据与事前输入的多边形管控区域信息进行处理，将飞机的状态按照所在位置分成若干个状态，设计出跨区域状态矢量模型，用以分析判断是否需要则向飞机航电系统输出各类告警控制信号，同时记录当时的飞机编号、位置、高度和时间等参数。管控流程如下：

⑴飞机在告警区域外，无管控动作；

⑵飞机进入所述告警区域，发出“你已进入告警区域”告警信息。

⑶飞机到达管控区域边线，控制机载管控设备101发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制，记录相关参数并下传。动力控制是指进行限油操作，姿态控制主要指接管自动驾驶仪，进行航向控制，使飞机返回，退出管控区。

⑷此时如飞机调转航向，向管控区域外飞行，发出“你已飞离管控区域，进入告警区域”提示信息，记录记录相关参数并下传；

⑸飞机继续向管控区域内飞行超过XX千米，机载管控设备101持续发出“你已进入管控区域”告警信息，并进行飞行器动力或姿态控制，控制发动机限油，或强制接管自动驾驶仪控制飞机返回，记录记录相关参数并下传；

⑹发生⑷所述的情况时，如飞机调转航向飞向管控区域外，强制措施暂停，自动解除飞行器动力或姿态控制，持续发出“你已进入管控区域”告警信息，同时也可以发出“正在飞离管控区域”告警信息，记录相关参数并下传；

⑺当飞机处在⑴情况下，即在管控区域外，机载管控设备101采取了声音告警、发动机限油，或强制接管自动驾驶仪控制飞机时，地面管控人员通过监控设备向该飞机发送解除指令，解除机载管控设备101的操作；

⑻飞机进入管控区域而机载设备没有采取措施时，地面管控人员通过地面监控设备104向该机发送告警、限油等指令，强制该飞机返回。

本发明的有效性与可靠性分析

机载设备失效后，可能造成的结果有：

a.漏警，飞机进入管控区设备不告警，系统管控功能失效。

漏警概率=λ×A

b.虚警，飞机未进入管控区设备告警，设备可能采取告警和相关威胁性动作。

虚警概率=λ×（1-A）×B

c.无损故障，飞行中设备故障，没有采取威胁安全的控制动作，飞机在管控区外正常飞行，没有察觉到设备故障。

无损故障概率=λ×（1-A）×（1-B）

注：

⑴λ为机载设备失效概率，按照机载设备暂定的可靠性指标MTBF=2000小时

则机载设备失效率 $\mathrm{\λ}=\frac{1}{\mathrm{MTBF}}=5\×{10}^{-5}.$

⑵A为飞机进入管控区概率，由于飞行人员一般情况下尽量避免让飞机进入管控区，A是个低概率事件，暂时估计A≤5×10^-2。

⑶B为设备故障并处在采取威胁性动作状态的概率，与设备的功能和设计有关，在初始设计阶段，充分考虑消除或减低故障时设备采取威胁性动作的可能，可大大降低需将概率。

如图4，本发明实施例提供一种飞行器越界管控方法，应用于图1所示的飞行器越界管控系统，所述的飞行器越界管控方法包括：

步骤S401：地面区域数据生成设备102读取飞机的管控区域空间地理数据。

步骤S402：采用多边形近似法将所述管控区域空间地理数据生成多边形管控区域信息。具体包括：地面区域数据生成设备102根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图，并存储到数据加载卡103中。然后机载管控设备101从数据加载卡103获取管控区域图，并用首尾相接的线段沿着所述管控区域图的边缘将所述管控区域包围，形成多边形管控区域，其中，所述多边形管控区域的每条边矢量方向为垂直于该边并且指向所述多边形管控区域的方向。

另外，在多边形管控区域外，还可以设定包围多边形管控区域的相似多边形，相似多边形与所述多边形管控区域的对应边平行，且每一对对应边之间的距离均等于一预设的距离（例如20公里），相似多边形与其包围的该多边形管控区域之间的区域作为告警区域。

步骤S401及步骤S402具体实施时，该地面区域数据生成设备102读取管控区域空间地理数据（可以是用户输入的），并根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图，并存储到数据加载卡103中。

由于各地区区域管控要求不同，实际的禁入区大小、形态和复杂程度各异，如果管控区域的数据库包含该区域地图全部要素的话，数据量很大，对机载管控设备101的数据处理能力要求非常高，不利于实时解算定位。为此采用“多边形近似法”生成禁入管控区域数据，这样，可以大大减少数据量、提高计算速度。

具体实施时，在图形界面下，使用指定绘图工具沿管控区域图的禁入区的边缘地标（A、B、C、D、E、F、G、H）连续画线段围住该区域，形成多边形管控区域（即多边形ABCDEFGH所在的区域），每条线段为一个边，两个边相交处为一个节点（即地标A、B、C、D、E、F、G、H），每条边朝向管控区域外并与该边垂直的方向为该边的矢量方向，如图5所示。

图5中的多边形abcdefgh为多边形ABCDEFGH的相似多边形，对应边ab与AB、bc与BC、cd与CD、de与DE、ef与EF、fg与FG、gh与GH、ha与HA分别相互平行，并且对应边之间的距离均相当。

使用数据生成工具将图5中的图形参数编译出数据包，包括近似多边形区域的名代码、限高，所有节点的经度、纬度，各条边的矢量角等参数（如图6所示的界面截图）。

步骤S403：通过卫星导航模块201实时获取飞机的飞行参数，所述的飞行参数包含时间、经纬度、航向、高度、速度等。

飞机航电数据（即解码前的飞行参数）是按照航空电子标准制订的，包含参数内容多、格式简短。为解算飞机在管制区的状态，先将航电数据解码，从中导出本机的经纬度、高度、真航向等参数（即飞行参数），再按照可直接用于本系统计算的数据格式进行转换后，供解算飞机状态用。

步骤S404：根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断飞机是否越界，并对越界的所述飞机进行管控处理。

步骤S404具体包括如下几种情况：

情况1：判断所述飞行器是否进入所述告警区域，如果所述飞行器进入所述告警区域，则发出“你已进入告警区域”告警信息。

情况2：判断所述飞行器到达所述多边形管控区域的某一边，并且所述的飞行器向所述多边形管控区域内飞行。判断所述的飞行器向所述多边形管控区域内飞行的方法包括：例如计算所述飞行器的航向与该边的所述矢量方向的夹角的余弦值小于零（但本发明不只包含这一种数学计算方法）。此时需要发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制。

情况3：判断所述的飞行器在所述多边形管控区域内，并且所述的飞行器继续向所述多边形管控区域内飞行。判断所述的飞行器向所述多边形管控区域内飞行的方法包括：例如计算所述飞行器的航向与距离所述飞行器最近的边的所述矢量方向的夹角的余弦值小于零（但本发明不只包含这一种数学计算方法）。此时需要持续发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制。

情况4：判断所述的飞行器在所述多边形管控区域内，并且所述的飞行器正向所述多边形管控区域外飞行。判断所述的飞行器向所述多边形管控区域外飞行的方法包括：例如计算所述飞行器的航向与距离所述飞行器最近的边的所述矢量方向的夹角的余弦值大于零，本发明不以此为限。此时需要自动解除飞行器动力或姿态控制，持续发出“你已进入管控区域”告警信息。

情况5：判断所述飞行器到达所述多边形管控区域的某一边，并且所述的飞行器向所述多边形管控区域外飞行。判断所述的飞行器向所述多边形管控区域外飞行的方法包括：例如计算所述飞行器的航向与该边的所述矢量方向的夹角的余弦值大于零，本发明不以此为限。此时需要发出“你已飞离管控区域，进入告警区域”提示信息。

情况6：当所述飞行器从所述多边形管控区域的某一边进入所述告警区域后，发出“你已进入告警区域”告警信息。

情况7：当所述飞行器飞离所述告警区域时，发出“你已飞离告警区域”告警信息。

为管理和监测飞机闯入禁入管控区域的情况，将飞机与管控区域的位置关系分成：未进入管控区域、到达管控区域边界线、继续向管控区域内飞行、向管控区域边界飞行、刚离开管控区域边界线五种情况，机载设备据此采取相应控制和记录措施。

利用重构的定位数据（即飞行参数）和从数据库读入的多边形管控区域信息，采用“位置+区域边线矢量综合处理法”解析判断飞机与管控区域的相对位置关系对位置关系，从上述几种情况得到以下几种状态：

状态1：飞机在管制区外，航迹未进入管制区；

状态2：飞机进入所述告警区域；

状态3：飞机在管制区外，航迹刚到达管制区边界线，继续向管制区内飞行；

状态4：飞机在管制区内，继续向管制区内飞行；

状态5：飞机在管制区内，向管制区边界飞行；

状态6：飞机在管制区边界飞行，航迹刚要离开管制区边界线；

状态7：飞机从多边形管控区域的某一边进入告警区域；

状态8：飞机飞离告警区域。

在一实施例中，步骤S404包括：判断所述飞机在所述多边形管控区域外，不对所述飞机进行管控，此时对应上述状态1。如图5所示，标号1代表飞机当前的位置，此时飞机在多边形管控区域ABCDEFGH外部。

在一实施例中，步骤S404包括：判断飞机进入告警区域（图5中多边形ABCDEFGH与多边形abcdefgh之间的区域），此时对应上述状态2，标号2代表飞机当前的位置，需要控制飞机的音频设备发出“你已进入告警区域”告警信息。

在一实施例中，步骤S404包括：判断飞机到达上述多边形管控区域的某一边（EF边），并且飞机的航向30与该边（距离飞机最近的边）的矢量方向的夹角θ的余弦值cosθ<0，表示飞机向上述多边形管控区域的内部行驶，对应上述的状态3。如图5所示，标号3代表飞机当前的位置，控制飞机的音频设备发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制，使飞机飞离上述多边形管控区域，通过机载管控设备101控制飞机的发动机控制设备、飞行控制设备进行控制，进行限油和强制返回等操作。

在一实施例中，步骤S404包括：判断飞机在上述多边形管控区域内，并且飞机的航向40与距离所述飞机最近的边的所述矢量方向的夹角θ的余弦值cosθ<0，表示所述的飞机继续向所述多边形管控区域的内部行驶，对应上述的状态4。如图5所示，标号4代表飞机当前的位置，所述飞机的音频设备持续发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制，使飞机飞离上述多边形管控区域，通过机载管控设备101控制飞机的发动机控制设备、飞行控制设备进行控制，进行限油和强制返回等操作。

在一实施例中，步骤S404包括：判断飞机在上述多边形管控区域内，并且飞机的航向50与距离飞机最近的边的矢量方向的夹角θ的余弦值cosθ>0，表示所述的飞机继续正向所述多边形管控区域的外部行驶，对应上述的状态5。如图5所示，标号5代表飞机当前的位置，自动解除飞行器动力或姿态控制，飞机的音频设备持续发出“你已进入管控区域”告警信息。

在一实施例中，步骤S404包括：判断飞机到达上述多边形管控区域的某一边，并且所述飞机的航向60与该边的所述矢量方向的夹角θ的余弦值cosθ>0，表示所述的飞机向所述多边形管控区域的外部行驶，对应上述的状态6。如图5所示，标号6代表飞机当前的位置，所述飞机的音频设备发出“你已飞离管控区域，进入告警区域”提示信息。

在一实施例中，步骤S404包括：当飞机从所述多边形管控区域的某一边进入告警区域后，对应上述的状态7。如图5所示，标号7代表飞机当前的位置，发出“你已进入告警区域”告警信息。

在一实施例中，步骤S404包括：当飞机飞离所述告警区域时，发出“你已飞离告警区域”告警信息。

对于上述几种状态，可以总结如下：

飞机在管制区外，飞机状态为1；

飞机在管制区边界线上，计算飞机航向与接触边的矢量方向的角度之差θ的余弦cosθ的值，如cosθ＜0，飞机状态为3；如cosθ＞0，飞机状态为6；如cosθ=0，飞机状态不变。

飞机在管制区内，计算飞机到各条边的距离Dn，找出Dn最小的那条边作为位置关联边，再计算飞机航向与参考边的矢量方向的角度之差θ余弦cosθ的值，如cosθ＜0，飞机状态为4；如cosθ＞0，飞机状态为5；如cosθ=0，飞机状态不变。

本发明实施例的有益效果在于，通过本发明可以对越界的飞机进行实时管控，真正实现了看得见、通得上、管得住、查得清，有助于低空飞行器行业的发展。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种飞行器越界管控系统，其特征在于，所述的系统包括：机载管控设备，地面区域数据生成设备，数据加载卡及地面监控设备；其中，

所述的地面区域数据生成设备，用于接收管控区域空间地理数据，并根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图；

所述的数据加载卡，用于存储所述的管控区域图；

所述的机载管控设备包括：

卫星导航模块，由GPS、GLONASS、BD三种导航模块组合构成，用于对所述的飞行器进行卫星定位；

解算控制模块，用于采用多边形近似法将所述管控区域图生成多边形管控区域信息，实时获取所述飞行器的飞行参数，然后根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理；

接口模块：与所述数据加载卡及所述飞行器内的音频设备、空管数据链、飞行控制设备交联；

所述的地面监控设备，用于利用下行链路接收并记录所述飞行器下传的飞行参数，利用上行链路对所述飞行器进行发出告警信息、实施限油、强制返回和解除管控操作。

2.一种飞行器越界管控方法，应用于权利要求1所述的飞行器越界管控系统，其特征在于，所述的飞行器越界管控方法包括：

读取飞行器的管控区域空间地理数据；

采用多边形近似法将所述管控区域空间地理数据生成多边形管控区域信息；具体包括：根据所述管控区域空间地理数据生成管控区域图；用首尾相接的线段沿着所述管控区域图的边缘将所述管控区域包围，形成多边形管控区域，在所述多边形管控区域外设定包围所述多边形管控区域的相似多边形，所述相似多边形与所述多边形管控区域的对应边平行且距离相等，所述相似多边形与所述多边形管控区域之间的区域作为告警区域；其中，所述多边形管控区域的每条边矢量方向为垂直于该边并且指向所述多边形管控区域外的方向；

通过卫星定位实时获取所述飞行器的飞行参数，所述的飞行参数包含时间、经纬度、航向、高度、速度；

根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理。

3.根据权利要求2所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：判断所述飞行器是否进入所述告警区域，如果所述飞行器进入所述告警区域，则发出“你已进入告警区域”告警信息。

4.根据权利要求3所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：

判断所述飞行器到达所述多边形管控区域的某一边，并且所述的飞行器向所述多边形管控区域的内飞行，发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制。

5.根据权利要求4所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：

判断所述的飞行器在所述多边形管控区域内，并且所述的飞行器继续向所述多边形管控区域的内飞行，持续发出“你已进入管控区域”告警信息并进行飞行器动力或姿态控制。

6.根据权利要求5所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：

判断所述的飞行器在所述多边形管控区域内，并且所述的飞行器正向所述多边形管控区域外飞行，自动解除飞行器动力或姿态控制，持续发出“你已进入管控区域”告警信息。

7.根据权利要求6所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，根据所述多边形管控区域信息及飞行参数判断所述的飞行器是否越界，并对越界的所述飞行器进行管控处理，包括：

判断所述飞行器到达所述多边形管控区域的某一边，并且所述的飞行器向所述多边形管控区域外飞行，发出“你已飞离管控区域，进入告警区域”提示信息。

8.根据权利要求7所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，当所述飞行器从所述多边形管控区域的某一边进入所述告警区域后，发出“你已进入告警区域”告警信息。

9.根据权利要求8所述的飞行器越界管控方法，其特征在于，当所述飞行器飞离所述告警区域时，发出“你已飞离告警区域”告警信息。