CN110009940A - 一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统 - Google Patents

一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统。本发明提供的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统，根据飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器的飞行任务，确定各通用航空器的飞行任务优先等级，然后基于飞行任务优先等级进行飞行冲突解脱：飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整，充分考虑了实际飞行过程中各通用航空器的飞行任务差异特性，实现了以飞行任务优先等级为基础的飞行冲突自主解脱，实用性好，能够满足通用航空器对于冲突解脱自主决策的需求和要求，对于推动低空空域改革，实现通航运行自主化、智能化具有重要意义。

Description

一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统
技术领域
本发明涉及低空通用航空技术领域，特别是涉及一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统。
背景技术
社会生产实践过程中对通用航空的进一步需求，预示我国应做好充分的准备来应对通用航空技术的井喷式发展。现存通用航空领域内相关技术虽已经开始出现，但是主要集中在低空空域安全评估以及航空器冲突探测与解脱等方面，而且现有的解脱方案未考虑通用航空器在现实运行过程中由于通用航空器飞行任务差异、飞行性能不同及飞行意图偏好等方面因素对通用航空器的冲突解脱过程产生的影响，实用性差，无法满足通用航空器对于冲突解脱自主决策的需求和要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统，充分考虑了实际飞行过程中各通用航空器的飞行任务差异特性，实现了以飞行任务优先等级为基础的飞行冲突自主解脱，实用性好，能够满足通用航空器对于冲突解脱自主决策的需求和要求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法，所述冲突解脱方法包括：
获取飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器各自的飞行任务；
根据所述飞行任务优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行任务确定两个所述通用航空器的飞行任务优先等级；
判断两个所述通用航空器的飞行任务优先等级是否相同，获得第一判断结果；
当所述第一判断结果表示否时，则确定飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整。
可选的，当所述第一判断结果表示是时，则获取飞行性能优先等级序列表和两个所述通用航空器各自的飞行性能；
根据所述飞行性能优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行性能确定两个所述通用航空器的飞行性能优先等级；
判断两个所述通用航空器的飞行性能优先等级是否相同，获得第二判断结果；
当所述第二判断结果表示否时，则确定飞行性能优先等级低的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行性能优先等级高的通用航空器进行飞行行为调整。
可选的，当所述第二判断结果表示是时，计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，所述可选冲突解脱方案包括双机调整方案和单机调整方案；
判断虚拟成本总量最小的冲突解脱方案是否为双机调整方案，获得第三判断结果；
当所述第三判断结果表示否时，根据虚拟成本总量最小的单机调整方案进行飞行冲突解脱；
当所述第三判断结果表示是时，根据公式：计算两个所述通用航空器在合作博弈过程中各自的贡献值；其中，Δci表示第i个通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，i＝1,2，c(xi)表示非合作博弈条件下第i个通用航空器进行飞行调整需支付的总成本；Δc表示合作博弈条件下两航空器共同节省的支付成本；
确定贡献值小的所述通用航空器保持原有的飞行状态，贡献值大的所述通用航空器进行飞行行为调整。
可选的，所述计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量，具体包括：
根据公式：计算各所述通用航空器的支付成本；其中，xi表示第i个通用航空器的支付成本；li表示第i个通用航空器与冲突点之间的距离；vi表示第i个通用航空器的飞行速度；k1表示距离成本系数；k2表示速度成本系数；
根据公式：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，a表示第一个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，b表示第二个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，飞行员不希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数；cj表示第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
一种通用航空混合运行飞行冲突解脱系统，所述冲突解脱系统包括：
飞行任务获取模块，用于获取飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器各自的飞行任务；
飞行任务优先等级确定模块，用于根据所述飞行任务优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行任务确定两个所述通用航空器的飞行任务优先等级；
第一判断模块，用于判断两个所述通用航空器的飞行任务优先等级是否相同，获得第一判断结果；
任务等级冲突解脱模块，用于当所述第一判断结果表示否时，确定飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整。
可选的，所述冲突解脱系统还包括：
飞行性能获取模块，用于当所述第一判断结果表示是时，获取飞行性能优先等级序列表和两个所述通用航空器各自的飞行性能；
飞行性能优先等级确定模块，用于根据所述飞行性能优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行性能确定两个所述通用航空器的飞行性能优先等级；
第二判断模块，用于判断两个所述通用航空器的飞行性能优先等级是否相同，获得第二判断结果；
性能等级冲突解脱模块，用于当所述第二判断结果表示否时，确定飞行性能优先等级低的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行性能优先等级高的通用航空器进行飞行行为调整。
可选的，所述冲突解脱系统还包括：
虚拟成本计算模块，用于当所述第二判断结果表示是时，计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，所述可选冲突解脱方案包括双机调整方案和单机调整方案；
第三判断模块，用于判断虚拟成本总量最小的冲突解脱方案是否为双机调整方案，获得第三判断结果；
单机调整模块，用于当所述第三判断结果表示否时，根据虚拟成本总量最小的单机调整方案进行飞行冲突解脱；
贡献值计算模块，用于当所述第三判断结果表示是时，根据公式：计算两个所述通用航空器在合作博弈过程中各自的贡献值；其中，Δci表示第i个通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，i＝1,2，c(xi)表示非合作博弈条件下第i个通用航空器进行飞行调整需支付的总成本；Δc表示合作博弈条件下两航空器共同节省的支付成本；
贡献值冲突解脱模块，用于确定贡献值小的所述通用航空器保持原有的飞行状态，贡献值大的所述通用航空器进行飞行行为调整。
可选的，所述虚拟成本计算模块包括：
支付成本计算单元，用于根据公式：计算各所述通用航空器的支付成本；其中，xi表示第i个通用航空器的支付成本；li表示第i个通用航空器与冲突点之间的距离；vi表示第i个通用航空器的飞行速度；k1表示距离成本系数；k2表示速度成本系数；
成本总量计算单元，用于根据公式：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，a表示第一个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，b表示第二个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，飞行员不希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数；cj表示第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
一种通用航空混合运行飞行冲突解脱装置，所述冲突解脱装置包括：速度传感器、距离传感器、触控面板、卫星通信模块和处理器；其中，
每一所述通用航空器上均设置有一所述速度传感器、一所述距离传感器、一所述触控面板和一所述卫星通信模块；不同通用航空器上的所述卫星通信模块能够进行通信；
设置在同一所述通用航空器上的所述速度传感器、所述距离传感器和所述触控面板均与所述卫星通信模块连接，所述触控面板用于获取飞行员输入的飞行任务和飞行性能；
所述处理器与各所述卫星通信模块连接，所述处理器用于执行所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法的软件程序。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统，根据飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器的飞行任务，确定各通用航空器的飞行任务优先等级，然后基于飞行任务优先等级进行飞行冲突解脱：飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整，充分考虑了实际飞行过程中各通用航空器的飞行任务差异特性，实现了以飞行任务优先等级为基础的飞行冲突自主解脱，实用性好，能够满足通用航空器对于冲突解脱自主决策的需求和要求，对于推动低空空域改革，实现通航运行自主化、智能化具有重要意义。
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1提供的一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法的流程图；
图2为本发明实施例2提供的一种通用航空混合运行飞行冲突解脱系统的结构框图；
图3为本发明实施例提供的冲突解脱方法及系统的具体实施流程图；
图4为本发明实施例提供的基于合作博弈理论的飞行员意图交互冲突解脱决策流程图。
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。
本发明的目的是提供一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法及系统，充分考虑了实际飞行过程中各通用航空器的飞行任务差异特性，实现了以飞行任务优先等级为基础的飞行冲突自主解脱，实用性好，能够满足通用航空器对于冲突解脱自主决策的需求和要求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1提供的一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法的流程图。如图1所示，所述冲突解脱方法包括：
步骤101：获取飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器各自的飞行任务；
步骤102：根据所述飞行任务优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行任务确定两个所述通用航空器的飞行任务优先等级；
步骤103：判断两个所述通用航空器的飞行任务优先等级是否相同，获得第一判断结果；
步骤104：当所述第一判断结果表示否时，则确定飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整。
进一步地，当所述第一判断结果表示是时，所述冲突解脱方法还包括：
步骤105：则获取飞行性能优先等级序列表和两个所述通用航空器各自的飞行性能；
步骤106：根据所述飞行性能优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行性能确定两个所述通用航空器的飞行性能优先等级；
步骤107：判断两个所述通用航空器的飞行性能优先等级是否相同，获得第二判断结果；
步骤108：当所述第二判断结果表示否时，则确定飞行性能优先等级低的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行性能优先等级高的通用航空器进行飞行行为调整。
在此基础上，当所述第二判断结果表示是时，所述冲突解脱方法还包括：
步骤109：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，所述可选冲突解脱方案包括双机调整方案和单机调整方案；
步骤110：判断虚拟成本总量最小的冲突解脱方案是否为双机调整方案，获得第三判断结果；
当所述第三判断结果表示否时，执行步骤111；
当所述第三判断结果表示是时，执行步骤112；
步骤111：根据虚拟成本总量最小的单机调整方案进行飞行冲突解脱；
步骤112：根据公式：计算两个所述通用航空器在合作博弈过程中各自的贡献值；其中，Δci表示第i个通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，i＝1,2，c(xi)表示非合作博弈条件下第i个通用航空器进行飞行调整需支付的总成本；Δc表示合作博弈条件下两航空器共同节省的支付成本；
步骤113：确定贡献值小的所述通用航空器保持原有的飞行状态，贡献值大的所述通用航空器进行飞行行为调整。
具体地，所述步骤109：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量，具体包括：
根据公式：计算各所述通用航空器的支付成本；其中，xi表示第i个通用航空器的支付成本；li表示第i个通用航空器与冲突点之间的距离；vi表示第i个通用航空器的飞行速度；k1表示距离成本系数；k2表示速度成本系数；
根据公式：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，a表示第一个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，b表示第二个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，飞行员不希望自己的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望自己的航空器进行行为调整的调整意图量化系数；cj表示第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
图2为本发明实施例2提供的一种通用航空混合运行飞行冲突解脱系统的结构框图。如图2所示，所述冲突解脱系统包括：
飞行任务获取模块201，用于获取飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器各自的飞行任务；
飞行任务优先等级确定模块202，用于根据所述飞行任务优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行任务确定两个所述通用航空器的飞行任务优先等级；
第一判断模块203，用于判断两个所述通用航空器的飞行任务优先等级是否相同，获得第一判断结果；
任务等级冲突解脱模块204，用于当所述第一判断结果表示否时，确定飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整。
进一步地，所述冲突解脱系统还包括：
飞行性能获取模块205，用于当所述第一判断结果表示是时，获取飞行性能优先等级序列表和两个所述通用航空器各自的飞行性能；
飞行性能优先等级确定模块206，用于根据所述飞行性能优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行性能确定两个所述通用航空器的飞行性能优先等级；
第二判断模块207，用于判断两个所述通用航空器的飞行性能优先等级是否相同，获得第二判断结果；
性能等级冲突解脱模块208，用于当所述第二判断结果表示否时，确定飞行性能优先等级低的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行性能优先等级高的通用航空器进行飞行行为调整。
在此基础上，所述冲突解脱系统还包括：
虚拟成本计算模块209，用于当所述第二判断结果表示是时，计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，所述可选冲突解脱方案包括双机调整方案和单机调整方案；
第三判断模块210，用于判断虚拟成本总量最小的冲突解脱方案是否为双机调整方案，获得第三判断结果；
单机调整模块211，用于当所述第三判断结果表示否时，根据虚拟成本总量最小的单机调整方案进行飞行冲突解脱；
贡献值计算模块212，用于当所述第三判断结果表示是时，根据公式：计算两个所述通用航空器在合作博弈过程中各自的贡献值；其中，Δci表示第i个通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，i＝1,2，c(xi)表示非合作博弈条件下第i个通用航空器进行飞行调整需支付的总成本，Δc表示合作博弈条件下两航空器共同节省的支付成本，Δc＝c(x1)+c(x2)-min(c1,c2,c3)，cj表示合作博弈条件下第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
贡献值冲突解脱模块213，用于确定贡献值小的所述通用航空器保持原有的飞行状态，贡献值大的所述通用航空器进行飞行行为调整。
具体地，所述虚拟成本计算模块209包括：
支付成本计算单元，用于根据公式：计算各所述通用航空器的支付成本；其中，xi表示第i个通用航空器的支付成本；li表示第i个通用航空器与冲突点之间的距离；vi表示第i个通用航空器的飞行速度；k1表示距离成本系数；k2表示速度成本系数；
成本总量计算单元，用于根据公式：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，a表示第一个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，b表示第二个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，飞行员不希望自己的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望自己的航空器进行行为调整的调整意图量化系数；cj表示第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
本发明提供的冲突解脱方法及系统的具体实施过程如图3所示，包括以下步骤：
首先已知通用航空器的飞行状态，并且各航空器的飞行状态、飞行任务、飞行性能均能够被其他航空器所获取，包括各通用航空器之间的实时距离，包括通用航空器的最大及最小巡航速度、最大俯仰角、爬升率等参数均可被获取，两航空器飞行员能够实现高质量信息交互。
步骤S1：基于任务优先级的通用航空器冲突解脱顺序排列。
本步骤中对存在潜在飞行冲突的两通用航空器依据飞行任务等级对其进行冲突解脱顺序排列。本发明依据通用航空器飞行任务的重要程度，确定了一套合理的飞行任务优先等级序列表，以便快速比较两通用航空器飞行任务的优先等级。本实施例结合已有研究应用，对应急救援、短途运输、旅游观光和公务飞行四种飞行任务进行排序，确定的飞行任务优先等级为：应急救援＞公务飞行＞短途运输＞旅游观光。
两通用航空器的任务优先等级比较结果将会有两种结果：两航空器飞行任务优先等级相同；两航空器飞行任务优先等级不同。
如果两通用航空器飞行任务优先等级不同，则根据通用航空器任务优先等级序列表确定通用航空器冲突解脱排列顺序：飞行任务优先等级高的通用航空器的冲突解脱顺序优先，飞行任务优先等级低的通用航空器的冲突解脱顺序靠后。然后转入步骤S4。
如果两通用航空器飞行任务优先等级相同，则进入到步骤S2进行基于飞行性能优先级的通用航空器冲突解脱顺序排列。
步骤S2：基于飞行性能优先级的通用航空器冲突解脱顺序排列。
本步骤中基于性能优先级对两通用航空器进行冲突解脱顺序排列，本发明依据民航总局《一般运行和飞行规则》(中国民用航空总局，2004)中飞行能力较强的航空器应为飞行能力较弱的航空器让出航路等相关规定，对常见的通用航空器机型，根据其飞行能力等参数确定了合理的飞行性能优先等级序列表，以便快速比较两通用航空器间的飞行性能优先级。本实施例根据塞斯纳208(非旋翼、巡航速度340KM/h、爬升率6m/s)、直9B(旋翼、巡航速度300KM/h、爬升率7m/s)、领世AG300(非旋翼、巡航速度450KM/h、爬升率12m/s)、运12(非旋翼、巡航速度220KM/h、爬升率9m/s)四种常见通用航空器特点及性能，确定的飞行性能优先等级序列为塞斯纳208＞运12＞领世AG300＞直9B。
两通用航空器的飞行性能优先等级比较结果将会有两种：两通用航空器飞行性能优先等级相同；两通用航空器飞行性能优先等级不同。
如果两通用航空器飞行性能优先等级不同，则根据通用航空器飞行性能优先级确定通用航空器冲突解脱排列顺序：飞行性能优先等级低的通用航空器的冲突解脱顺序优先；飞行性能优先等级高的通用航空器的冲突解脱顺序靠后。然后转入步骤S4。
如果两通用航空器飞行性能优先等级相同，则进入到步骤S3。
步骤S3：根据飞行员意图交互时各调整方案的飞行成本确定冲突解脱顺序排列。
本步骤中飞行员意图交互过程的实现，以合作博弈理论为基础，将两航空器飞行意图支付成本量化结果输入到调整方案的支付总成本函数中，计算得出各调整方案的支付总成本，根据支付成本最小值确定两个航空器的调整方案。
双机飞行员意图交互是在飞行任务优先等级相同且飞行性能优先等级相同的基础上进行的，双机飞行员意图交互的量化过程主要依据合作博弈理论。其基本目标是实现团队利益最大化，或者一方利益最大化且他方利益不会受到威胁甚至损失。根据通用航空器在冲突解脱过程中各航空器飞行员决策过程具有一定“利益博弈”的特点，将合作博弈理论引入到飞行员意图交互过程中具有一定的合理性和较强的可实施性。
图4为本发明实施例提供的基于合作博弈理论的飞行员意图交互冲突解脱决策流程图。如图4所示，飞行员意图交互冲突解脱决策包括以下步骤：
步骤S3-1：计算各通用航空器的支付成本。
本步骤中，支付成本的计算公式为通过初步分析得到随着距离成本系数k1取值的逐渐增大、速度成本系数k2取值的逐渐减小，通用航空器飞行员意图合作博弈虚拟支付成本均呈下降趋势，由此可以看出飞行员意图合作博弈虚拟支付成本变化趋势与速度成本系数k2取值变化密切相关，两通用航空器与潜在冲突点的距离在一定范围内时，通用航空器飞行员意图合作博弈虚拟支付成本受飞行速度影响程度较大，并且合作博弈虚拟支付成本会随着虚拟成本来源支付方程中速度成本系数k2的减小而减小。
步骤S3-2：量化飞行员调整意图。
本步骤中利用随机函数对飞行员调整意图进行量化，确定第一航空器A和第二航空器B的支付系数，飞行员不希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数。本实施例中，若飞行员希望自己的航空器进行行为调整，则此调整意图量化系数确定为1，若飞行员不希望自己的航空器进行行为调整，则此调整意图量化系数确定为2。
步骤S3-3：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量。
可选的冲突解脱方案共有4种，将j确定为可选冲突解脱方案的序号，本实施例中拟定j＝1时航空器A和航空器B均选择调整；j＝2时，第一航空器A选择调整，第二航空器B不进行调整；j＝3时，第二航空器B选择调整，第一航空器A不进行调整；j＝4时，两机均不选择调整，此时两航空器将会发生碰撞风险，于是虚拟支付成本为无穷大，在实际运行过程中此方案将直接排除。本步骤中，根据步骤S3-1和S3-2中的各航空器的支付成本及飞行员调整意图量化系数，确定各冲突解脱方案的虚拟成本总量，计算公式为
步骤S3-4：确定虚拟成本总量最小值对应的冲突解脱调整方案。
本步骤中首先要对各冲突解脱方案的虚拟成本总量进行比较，确定虚拟成本总量最小的冲突解脱方案。
步骤S3-5：判断虚拟成本总量最小值对应的冲突解脱方案是否需要双机调整。
如果虚拟成本总量最小值对应的调整方案中，只有一架航空器进行调整，则转入到步骤S3-6，如果虚拟成本总量最小值对应的调整方案中，两航空器均需要调整，则转入到步骤S3-7。
步骤S3-6：确定不需要调整的航空器解脱顺序优先，确定需要调整的航空器解脱顺序靠后，冲突解脱顺序确定后转入到步骤S3-9。
步骤S3-7：计算虚拟成本总量最小值对应调整方案中各通用航空器的贡献值。
本步骤中，计算调整方案中各通用航空器的贡献值，首先计算非合作博弈条件下最小虚拟成本总量对应的方案中，航空器A和航空器B进行飞行调整需支付的总成本，其计算公式为 然后计算合作博弈条件下航空器A和航空器B共同节省的支付成本Δc。最后计算各通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，计算公式为Δc＝c(x1)+c(x2)-min(c1,c2,c3)。
步骤S3-8：根据各通用航空器的贡献值确定航空器冲突解脱排列顺序。
本步骤中确定航空器冲突解脱排列顺序，首先要比较两个航空器的贡献值，然后根据比较结果，确定贡献值较小者所对应的航空器冲突解脱排序优先，贡献值较大者所对应的航空器冲突解脱排序靠后，冲突解脱排列顺序确定后转入S4。
步骤S4：根据冲突解脱顺序确定调整行为：确定冲突解脱顺序优先的航空器保持原有飞行状态不变，冲突解脱顺序靠后的航空器进行飞行行为调整。然后转入S5。
步骤S5：需进行行为调节的航空器飞行员确定本机调节方式。
实际应用中，调节方式包括航向调节(HC)和高度调节(AC)。在本步骤中，可采用随机数表征飞行员的调节意图概率。已知航向调节(HC)和高度调节(AC)最初发生的概率均等且加和为1，即满足公式PHC＝PAC，PHC+PAC＝1。在飞行员确定本机飞行行为调整方式过程中将会出现P′HC＝1-P′AC。或出现P″AC＝1-P″HC。因此，当航空器飞行员调节意图概率关系满足公式P′AC＞P′HC或P″AC＞P″HC时，则进行高度调节，否则进行航向调节。
步骤S6：根据步骤S5确定的具体调整方式对通用航空器进行调整。
本发明提供的通用航空混合运行飞行冲突解脱装置包括：速度传感器、距离传感器、触控面板、卫星通信模块和处理器。
每一所述通用航空器上均设置有一所述速度传感器、一所述距离传感器、一所述触控面板和一所述卫星通信模块；不同通用航空器上的所述卫星通信模块能够进行通信。
设置在同一所述通用航空器上的所述速度传感器、所述距离传感器和所述触控面板均与所述卫星通信模块连接，所述触控面板用于获取飞行员输入的飞行任务和飞行性能。
所述处理器与各所述卫星通信模块连接，所述处理器用于执行实施例1所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法的软件程序，即所述处理器用于执行实施例1所述的冲突解脱方法的各个步骤。
本发明利用飞行任务优先等级和飞行性能优先等级对通用航空器冲突解脱顺序进行初始排列。当飞行任务及飞行性能优先等级均相同时，基于合作博弈理论建立飞行员意图交互模型，对通用航空器冲突解脱顺序进行最终排列，实现了通用航空器冲突解脱自主决策。本发明切实为通用航空器冲突解脱过程提供决策性建议，实用性强，能够为通用航空的进一步发展提供技术服务支持，对于推动低空空域改革，实现通航运行自主化、智能化具有重要意义。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个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)

1.一种通用航空混合运行飞行冲突解脱方法，其特征在于，所述冲突解脱方法包括：
获取飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器各自的飞行任务；
根据所述飞行任务优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行任务确定两个所述通用航空器的飞行任务优先等级；
判断两个所述通用航空器的飞行任务优先等级是否相同，获得第一判断结果；
当所述第一判断结果表示否时，则确定飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整。
2.根据权利要求1所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法，其特征在于，当所述第一判断结果表示是时，则获取飞行性能优先等级序列表和两个所述通用航空器各自的飞行性能；
根据所述飞行性能优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行性能确定两个所述通用航空器的飞行性能优先等级；
判断两个所述通用航空器的飞行性能优先等级是否相同，获得第二判断结果；
当所述第二判断结果表示否时，则确定飞行性能优先等级低的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行性能优先等级高的通用航空器进行飞行行为调整。
3.根据权利要求2所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法，其特征在于，当所述第二判断结果表示是时，计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，所述可选冲突解脱方案包括双机调整方案和单机调整方案；
判断虚拟成本总量最小的冲突解脱方案是否为双机调整方案，获得第三判断结果；
当所述第三判断结果表示否时，根据虚拟成本总量最小的单机调整方案进行飞行冲突解脱；
当所述第三判断结果表示是时，根据公式：计算两个所述通用航空器在合作博弈过程中各自的贡献值；其中，Δci表示第i个通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，i＝1,2，c(xi)表示非合作博弈条件下第i个通用航空器进行飞行调整需支付的总成本；Δc表示合作博弈条件下两航空器共同节省的支付成本；
确定贡献值小的所述通用航空器保持原有的飞行状态，贡献值大的所述通用航空器进行飞行行为调整。
4.根据权利要求3所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法，其特征在于，所述计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量，具体包括：
根据公式：计算各所述通用航空器的支付成本；其中，xi表示第i个通用航空器的支付成本；li表示第i个通用航空器与冲突点之间的距离；vi表示第i个通用航空器的飞行速度；k1表示距离成本系数；k2表示速度成本系数；
根据公式：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，a表示第一个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，b表示第二个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，飞行员不希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数；cj表示第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
5.一种通用航空混合运行飞行冲突解脱系统，其特征在于，所述冲突解脱系统包括：
飞行任务获取模块，用于获取飞行任务优先等级序列表和存在潜在飞行冲突的两个通用航空器各自的飞行任务；
飞行任务优先等级确定模块，用于根据所述飞行任务优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行任务确定两个所述通用航空器的飞行任务优先等级；
第一判断模块，用于判断两个所述通用航空器的飞行任务优先等级是否相同，获得第一判断结果；
任务等级冲突解脱模块，用于当所述第一判断结果表示否时，确定飞行任务优先等级高的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行任务优先等级低的通用航空器进行飞行行为调整。
6.根据权利要求5所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱系统，其特征在于，所述冲突解脱系统还包括：
飞行性能获取模块，用于当所述第一判断结果表示是时，获取飞行性能优先等级序列表和两个所述通用航空器各自的飞行性能；
飞行性能优先等级确定模块，用于根据所述飞行性能优先等级序列表和各所述通用航空器的飞行性能确定两个所述通用航空器的飞行性能优先等级；
第二判断模块，用于判断两个所述通用航空器的飞行性能优先等级是否相同，获得第二判断结果；
性能等级冲突解脱模块，用于当所述第二判断结果表示否时，确定飞行性能优先等级低的通用航空器保持原有的飞行状态，飞行性能优先等级高的通用航空器进行飞行行为调整。
7.根据权利要求6所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱系统，其特征在于，所述冲突解脱系统还包括：
虚拟成本计算模块，用于当所述第二判断结果表示是时，计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，所述可选冲突解脱方案包括双机调整方案和单机调整方案；
第三判断模块，用于判断虚拟成本总量最小的冲突解脱方案是否为双机调整方案，获得第三判断结果；
单机调整模块，用于当所述第三判断结果表示否时，根据虚拟成本总量最小的单机调整方案进行飞行冲突解脱；
贡献值计算模块，用于当所述第三判断结果表示是时，根据公式：计算两个所述通用航空器在合作博弈过程中各自的贡献值；其中，Δci表示第i个通用航空器在合作博弈过程中的贡献值，i＝1,2，c(xi)表示非合作博弈条件下第i个通用航空器进行飞行调整需支付的总成本；Δc表示合作博弈条件下两航空器共同节省的支付成本；
贡献值冲突解脱模块，用于确定贡献值小的所述通用航空器保持原有的飞行状态，贡献值大的所述通用航空器进行飞行行为调整。
8.根据权利要求7所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱系统，其特征在于，所述虚拟成本计算模块包括：
支付成本计算单元，用于根据公式：计算各所述通用航空器的支付成本；其中，xi表示第i个通用航空器的支付成本；li表示第i个通用航空器与冲突点之间的距离；vi表示第i个通用航空器的飞行速度；k1表示距离成本系数；k2表示速度成本系数；
成本总量计算单元，用于根据公式：计算各可选冲突解脱方案的虚拟成本总量；其中，a表示第一个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，b表示第二个通用航空器的飞行员的调整意图量化系数，飞行员不希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数大于飞行员希望的航空器进行行为调整的调整意图量化系数；cj表示第j个冲突解脱方案的虚拟成本总量，j＝1,2,3，c1表示双机调整方案的虚拟成本总量；c2表示第一单机调整方案的虚拟成本总量，所述第一单机调整方案为第一个通用航空器进行飞行行为调整，第二个通用航空器保持原有的飞行状态；c3表示第二单机调整方案的虚拟成本总量，所述第二单机调整方案为第二个通用航空器进行飞行行为调整，第一个通用航空器保持原有的飞行状态。
9.一种通用航空混合运行飞行冲突解脱装置，其特征在于，所述冲突解脱装置包括：速度传感器、距离传感器、触控面板、卫星通信模块和处理器；其中，
每一所述通用航空器上均设置有一所述速度传感器、一所述距离传感器、一所述触控面板和一所述卫星通信模块；不同通用航空器上的所述卫星通信模块能够进行通信；
设置在同一所述通用航空器上的所述速度传感器、所述距离传感器和所述触控面板均与所述卫星通信模块连接，所述触控面板用于获取飞行员输入的飞行任务和飞行性能；
所述处理器与各所述卫星通信模块连接，所述处理器用于执行权利要求1-4任一项所述的通用航空混合运行飞行冲突解脱方法的软件程序。
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