CN110070758A - 用于空中出租车服务的区块链空域管理 - Google Patents

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Abstract

公开了用于空中出租车服务的区块链空域管理。公开了在对等网络的节点处进行的用于空域区域内的空域管理的系统、方法和非暂态计算机可读存储介质，对等网络具有多个节点并且维持包含用于空域区域的当前解除冲突的飞行调度的区块链。一种方法包括：从对等网络上的其他节点接收空域预订请求，每个空域预订请求包括飞行计划数据；编译飞行计划数据以识别该请求与当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；对与当前解除冲突的飞行调度不冲突的请求的飞行计划数据进行验证以生成经验证的空域预订；创建包含经验证的空域预订的区块；以及将该区块与区块链互连，使得区块链包含要向对等网络上的其他节点广播的用于空域区域的新的解除冲突的飞行调度。

Description

用于空中出租车服务的区块链空域管理
技术领域
本公开内容一般地涉及管理通过受控空域的空中交通的空中交通管制系统，并且特别地涉及将用于空域区域内的空中出租车服务的解除冲突的飞行调度安全地维持在区块链内的分散空域管理系统。
背景技术
常规空中交通管制系统协助航空器从出发机场例如小型通用航空航站、大型商业航空站或军用航空基地起飞、经过受控空域和非受控空域并且在目的地机场着陆。空中交通管制服务通常由指引航空器通过受控空域例如包括航空站的高容量空中交通区域的陆基空中交通管制人员提供。此外，空中交通管制员可以向非受控空域中的航空器提供咨询服务。空中交通管制的主要目的是通过向飞行员提供信息和其他支持来防止碰撞以及组织和加快空中交通的流量。重要的是，空中交通管制实施了交通分离规则，该规则要求每架航空器在任何时候都要在其周围保持最小的空闲空间量以防止碰撞。
传统上，通过位于控制塔内的空中交通管制员的视觉观察是在当前航空站环境中控制空域的主要方法。例如，空中交通管制员负责在航空站的滑行道和跑道上以及航空站附近例如航空站的5至10英里内的空域中操作的航空器的分离和有效移动。随着新型空中运输的引入，消费者越来越多地依赖于这种空中运输，目前受控空域以及目前非受控空域内的空中交通量将会增加。此外，人类在提供服务例如传统的空中交通管制中发挥重要作用的集中式系统受制于由于例如数据完整性问题或人为错误而导致的单点失效可能性。因此，出现对不依赖于集中数据或系统并且不受制于单点失效可能性的改进的空域管理系统的需要。
发明内容
在第一方面中，本公开内容涉及用于空域区域内的空域管理的系统。该系统在具有多个节点的对等网络内操作。该系统包括包含用于空域区域的当前解除冲突的飞行调度的区块链。每个节点包括计算机可用的非暂态存储资源和能够通信地耦接至存储资源的处理器。处理器执行存储资源中存储的应用代码指令，应用代码指令被配置成：使该节点从对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求，每个空域预订请求包括飞行计划数据；编译飞行计划数据以识别空域预订请求与当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；对与当前解除冲突的飞行调度不冲突的空域预订请求的飞行计划数据进行验证以生成经验证的空域预订；创建包含经验证的空域预订的区块；以及将该区块与区块链互连，使得区块链包含要向对等网络上的其他节点广播的用于空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
在一些实施方式中，节点可以被配置成在编译飞行计划数据之前接收预定数目的空域预订请求。在其他实施方式中，节点可以被配置成在编译飞行计划数据之前在预定时间内接收空域预订请求。在某些实施方式中，空域预订请求可以包括优先化的空域预订选项。在这样的实施方式中，节点可以被配置成基于空域预订请求中的优先化的空域预订选项来优化经验证的空域预订。在一些实施方式中，节点可以被配置成将块永久地且不可更改地添加至区块链。在某些实施方式中，节点可以被配置成向对等网络上的其他节点广播用于空域区域的新的解除冲突的飞行调度。在一些实施方式中，节点可以被配置成拒绝与区块链的当前解除冲突的飞行调度冲突的空域预订请求。
在某些实施方式中，每个空域预订请求的飞行计划数据可以包括出发机场数据、出发时间数据、空域走廊数据、到达机场数据以及到达时间数据。在一些实施方式中，与空域预订请求相对应的经验证的空域预订可以包括空域预订请求的飞行计划数据。在其他实施方式中，与空域预订请求相对应的经验证的空域预订可以包括空域预订请求的经修订的飞行计划数据。在某些实施方式中，节点中的至少一些节点可以是无人驾驶航空器的飞行控制计算机。在一些实施方式中，节点中的至少一些节点可以是有人驾驶航空器的飞行员操作的计算系统。在某些实施方式中，多个节点可以包括空中出租车服务。
在第二方面中，本公开内容涉及在对等网络的节点处进行的用于空域区域内的空域管理的计算机辅助方法，该对等网络具有多个节点并且维持包含用于空域区域的当前解除冲突的飞行调度的区块链。该方法包括：从对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求，每个空域预订请求包括飞行计划数据；编译飞行计划数据以识别空域预订请求与当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；对与当前解除冲突的飞行调度不冲突的空域预订请求的飞行计划数据进行验证以生成经验证的空域预订；创建包含经验证的空域预订的区块；以及将该区块与区块链互连，使得区块链包含要向对等网络上的其他节点广播的用于空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
该方法还可以包括：在编译飞行计划数据之前接收预定数目的空域预订请求；在编译飞行计划数据之前在预定时间内接收空域预订请求；基于空域预订请求中的优先化的空域预订选项来优化空域预订；将块永久地且不可更改地添加至区块链；向对等网络上的其他节点广播用于空域区域的新的解除冲突的飞行调度；以及/或者拒绝与当前解除冲突的飞行调度冲突的空域预订请求。
在第三方面中，本公开内容涉及包含计算机可读指令的非暂态计算机可读介质，计算机可读指令用于在对等网络的节点处指示计算机管理空域区域内的空域，该对等网络具有多个节点并且维持包含用于空域区域的当前解除冲突的飞行调度的区块链。计算机可读指令包括被配置成使计算机执行以下操作的指令：从对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求，每个空域预订请求包括飞行计划数据；编译飞行计划数据以识别空域预订请求与当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；对与当前解除冲突的飞行调度不冲突的空域预订请求的飞行计划数据进行验证以生成经验证的空域预订；创建包含经验证的空域预订的区块；以及将该区块与区块链互连，使得区块链包含要向对等网络上的其他节点广播的用于空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
附图说明
为了更完整地理解本公开内容的特征和优点，现在参考具体实施方式与附图，在附图中，不同附图中的对应附图标记表示对应的部件，并且在附图中：
图1是根据本公开内容的实施方式的在其中空中出租车服务正使用区块链空域管理系统的空域区域的平面图；
图2是示出了根据本公开内容的实施方式的操作区块链空域管理系统的对等网络的部件的系统图；
图3是示出了根据本公开内容的实施方式的操作区块链空域管理系统的对等网络的节点的系统图；
图4A是根据本公开内容的实施方式的包含当前解除冲突的飞行调度的区块链的图；
图4B是根据本公开内容的实施方式的描绘对空域预订请求的验证的图；
图4C是根据本公开内容的实施方式的包含新的解除冲突的飞行调度的区块链的图；以及
图5是根据本公开内容的实施方式的用于区块链空域管理的算法的流程图。
具体实施方式
虽然下面详细论述本公开内容的各种实施方式的形成和使用，但是应当理解的是，本公开内容提供了许多可应用的发明构思，这些构思可以在各种具体环境中实施。本文论述的具体实施方式仅仅是说明性的，并不限制本公开内容的范围。为了清楚起见，在本公开内容中并没有描述实际实现方式的所有特征。当然将理解的是，在任何这样的实际实施方式的开发中，必须做出许多特定于实现方式的决定以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统相关的和与商业相关的约束，这些约束将因实现方式而异。此外，将理解的是，这种开发工作会是复杂且耗时的，但对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员来说，这将是常规任务。
参照图1，具有空中出租车服务的空域区域被示意性示出并且概括地被标记为10。空域区域10可以覆盖任何地理地区，例如包括一个或更多个城市例如达拉斯(Dallas)/沃斯堡大都会(Fort Worth Metroplex)的大城市地区。如本文所使用的，术语空域区域可以指由本公开内容的区块链空域管理系统管理的空域。在所示的实施方式中，空域区域10包括可以提供空中旅客服务和/或空中货物服务的航空站12、14、16。每个航空站12、14、16优选地为该航空站附近的受控空域提供空中交通管制服务。此外，往返航空站12、14、16的航班通常具有明确限定的到达和出发路线。这样的受控空域以及与其相关联的到达和出发路线可以独立于本公开内容的区块链空域管理系统或者包括在本公开内容的区块链空域管理系统内。
虽然从航空站12、14、16出发和到达航空站12、14、16的航班通常是到达空域10以外的航空站或者从空域10以外的航空站出发的远程航班，但是区块链空域管理系统的所示出的实施方式的主要焦点是其中短程航班和中程航班在空域10内出发和到达的空中出租车服务。然而，在空中出租车服务的其他实施方式中，某些航班可以从空域区域以外出发或者到达空域区域以外。如所示出的，本公开内容的空中出租车能够操作成在无跑道的情况下起飞和着陆并且优选地为垂直起降(VTOL)航空器，而不要求跑道作为航班的终点。例如，本公开内容的空中出租车可以利用直升(vertical lift)或直升机模式进行起飞和着陆以及利用使用翼载飞行的向前推进或飞机模式进行有效、高速和/或远程飞行。在其他实施方式中，空中出租车可以利用直升机模式进行起飞、前飞和着陆。
在所示的实施方式中，空中出租车在空域区域10内的微型机场之间运送乘客。例如，空中出租车18沿着空域走廊24在微型机场20与微型机场22之间提供空中旅客运输。类似地，空中出租车26、34沿着空域走廊32在微型机场28与微型机场30之间提供空中旅客运输。微型机场可以是期望和/或适合于空中出租车起飞和着陆的任何位置。例如，微型机场可以是住宅区中、停车场中、停车楼上、建筑物上的永久指定的区域或者其他类似位置，其中，微型机场具有与直升机机场类似的外型尺寸(designation)。另外，微型机场可以是临时用于空中出租车服务的选择性指定的区域，例如车道、院子、死胡同(cul-de-sac)或者其他安全地点。空中出租车可以是飞行员操作的航空器、远程操作的航空器或自主操作的航空器。空中出租车优选地包括数字飞行控制计算机，其管理航空器的飞行操作并且可以是区块链空域管理系统内的节点。
在所示的实施方式中，空中出租车在中短程基础上提供微型机场之间的安全、有效、低噪音和环境友好的空中旅客运输。图1示出了在九个空中出租车在各自的出发和到达微型机场之间飞行的某个时刻空中区域10内的空中出租车活动。为确保飞行安全，空域区域10内的空中出租车必须始终以最小空闲空间量分开。例如，空中出租车18和空中出租车26在不同的空域走廊24、32中行进。类似地，虽然空中出租车26和空中出租车34在相同的空域走廊32中行进，但是它们通过时间分开。与其中到达和出发走廊随时间保持基本恒定的航空站周围的交通模式不同，空域区域10内的出发和到达微型机场以及空中出租车的位置和数目是不断变化的，从而产生随机空域利用。在这种情况下，常规空中交通管制系统不能有效地组织和加快空中交通的流量。
在当前实施方式中，使用分散空域管理系统来组织这样的多样化和高容量的空中交通，该分散空域管理系统接收空域预订请求，对非冲突的空域预订进行验证并且将用于空域区域10的空中出租车服务的解除冲突的飞行调度安全地维持在区块链空域管理系统内。例如，每个空中出租车优选地是对等网络内的节点，其从该网络中的其他节点接收空域10内的所有空域预订请求。然后，节点可以竞争以生成和传播用于空域区域10的更新的解除冲突的飞行调度。该竞争包括：编译请求的飞行计划数据，以识别该请求与区块链中维持的当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；对与当前解除冲突的飞行调度不冲突的请求的飞行计划数据进行验证，以生成经验证的空域预订；创建包含经验证的空域预订的区块；以及将该区块与区块链互连，使得区块链包含用于空域区域10的新的解除冲突的飞行调度，该新的解除冲突的飞行调度被广播至对等网络上的其他节点。
另外参照图2，描绘了示出区块链空域管理系统50的部件的系统图。在所示的实施方式中，系统50是包括被表示为节点1、节点2、节点3、…、节点N的多个节点52、54、56、58的对等网络，N表示系统50内的任何数目的节点。节点52、54、56、58通过通信网络60例如网状网络、因特网、使用例如公钥基础设施(PKI)的安全内联网或者其他合适的通信结构彼此通信。如所示出的，每个节点52、54、56、58执行区块链预订应用62(BCRA)的实例，它们一起形成区块链空域管理系统50并且将用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度维持在区块链中。相对于传统空中交通管制系统，区块链空域管理系统50提供显著优点，包括通过分散化网络的非中介化(disintermediation)来消除单点失效可能性。区块链空域管理系统50还受益于维持完整的、一致的、及时的、准确的和广泛可用的解除冲突的飞行调度。区块链空域管理系统50的使用不仅创建数据透明性而且还创建数据安全性，因为区块链空域管理系统50内的经验证的空域预订不能被改变或删除，因此它们是不变的。
如图3中最佳所示，现在将更详细地公开对等网络的节点52。节点52表示区块链空域管理系统50内的其他节点，例如节点54、56、58，因此，为了高效起见，将仅关于节点52公开某些特征。然而，基于节点52在本文中的公开内容，本领域普通技术人员将完全领会对其他节点的理解。节点52包括计算机器70例如移动设备、膝上型计算机、平板计算机、服务器、嵌入式系统、计算系统、飞行控制计算机、定制机器、其他硬件平台或者其任意组合或多重性。例如，计算机器70可以是被配置成使用经由数据网络或总线系统相互连接的多个计算元件来运行的分布式计算系统。计算机器70响应于应用模块72来操作，应用模块72可以包括被设计成便于计算机器70执行本文中给出的各种方法和处理功能的包含例如操作系统应用、用户空间应用和内核空间应用的一个或更多个硬件或软件部件，例如BCRA62。在所示的实施方式中，计算机器70包括各种内部或附接部件例如处理器74、系统总线76、系统存储器78、存储介质80、输入/输出接口82以及用于与外部网络例如网络60、蜂窝网络、GPS网络等通信的网络接口84。
处理器74可以被设计成执行代码指令以：执行本文描述的操作和功能；管理请求流和地址映射；以及执行计算和生成命令。处理器74可以被配置成监视和控制计算机器70中的其他部件的操作。处理器74可以是通用处理器、处理器核、多处理器、可重构处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件部件、任何其他处理单元、或者其任意组合或多重性。处理器74可以是单个处理单元、多个处理单元、单个处理核、多个处理核、专用处理核、协处理器或者其任意组合。根据某些实施方式，处理器74连同计算机器70的其他部件可以是在一个或更多个其他计算机器内执行的基于软件或基于硬件的虚拟化计算机器。
系统存储器78可以包括非易失性存储器例如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪速存储器或者能够在施加或不施加电力的情况下存储程序指令或数据的任何其他设备。系统存储器78还可以包括易失性存储器例如随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)或其他类型的RAM。系统存储器78可以使用单个存储器模块或多个存储器模块来实现。虽然系统存储器78被描述为计算机器70的一部分，但是本领域技术人员将认识到：在不偏离学科技术的范围的情况下，系统存储器78可以与计算机器70分开。还应当理解的是，系统存储器78可以包括非易失性存储设备例如存储介质80或者与其一起操作。
存储介质80可以包括硬盘、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、蓝光光盘、磁带、闪速存储器、其他非易失性存储器设备、固态驱动器(SSD)、任何磁存储设备、任何光存储设备、任何电存储设备、任何半导体存储设备、任何基于物理的存储设备、任何其他数据存储设备或者其任意组合或多重性。存储介质80可以存储一个或更多个操作系统、应用程序和程序模块、数据或者任何其他信息。存储介质80可以是计算机70的一部分或者连接至计算机70。存储介质80还可以是与计算机器70通信的一个或更多个其他计算机器例如服务器、数据库服务器、云存储装置、网络附接存储装置等的一部分。
应用模块72可以包括被配置成便于计算机器70执行本文中给出的各种方法和处理功能的一个或更多个硬件或软件元件。应用模块72可以包括与系统存储器78、存储介质80或二者相关联地存储为软件或固件的一个或更多个算法或指令序列，例如区块链预订应用62的实例。因此，存储介质80可以表示在其上可以存储供处理器74执行的指令或代码的机器或计算机可读介质的示例。机器或计算机可读介质通常可以指用于向处理器74提供指令的任何一个介质或多个介质。与应用模块72相关联的这样的机器或计算机可读介质可以包括计算机软件产品。应当理解的是，包括应用模块72的计算机软件产品还可以与用于经由网络、任何信号承载介质或任何其他通信或传送技术将应用模块72递送至计算机器70的一个或更多个处理或方法相关联。应用模块72还可以包括用于配置硬件电路的硬件电路或信息，例如用于FPGA或其他PLD的微代码或配置信息。在一个示例性实施方式中，应用模块72可以包括能够执行由本文给出的用于区块链空域管理系统50的流程图和计算机系统所描述的功能性操作的算法。
输入/输出(I/O)接口82可以被配置成耦接至一个或更多个外部设备，以从一个或更多个外部设备接收数据，以及将数据发送至一个或更多个外部设备。这样的外部设备连同各种内部设备一起也可以被称为外围设备。I/O接口82可以包括用于将各种外围设备耦接至计算机器70和/或处理器74的电连接和物理连接二者。I/O接口82可以被配置成在外围设备、计算机器70和/或处理器74之间传送数据、地址和控制信号。I/O接口82可以被配置成实现任何标准接口，例如小型计算机系统接口(SCSI)、串行连接SCSI(SAS)、光纤通道、外围部件互连(PCI)、PCI Express(PCIe)、串行总线、并行总线、高级技术附接(ATA)、串行ATA(SATA)、通用串行总线(USB)、雷电接口(Thunderbolt)、火线(FireWire)、各种视频总线等。I/O接口82可以被配置成实现仅一种接口或总线技术。可替选地，I/O接口82可以被配置成实现多种接口或总线技术。I/O接口82可以被配置成为系统总线76的一部分、系统总线76的全部或者与系统总线76一起操作。I/O接口82可以包括用于缓冲一个或更多个外部设备、内部设备、计算机器70和/或处理器74之间的传输的一个或更多个缓冲器。
I/O接口82可以将计算机器70耦接至各种输入设备，包括鼠标、触摸屏、扫描仪、电子数字化器、传感器、接收器、触摸板、轨迹球、相机、麦克风、键盘、任何其他指向设备或者其任意组合。I/O接口82可以将计算机器70耦接至各种输出设备，包括视频显示器、扬声器、打印机、投影仪、触觉反馈设备、自动化控件、机器人部件、致动器、马达、风扇、螺线管、阀、泵、发送器、信号发射器、灯等。
计算机器70可以使用通过网络接口84到网络上的一个或更多个其他系统或计算机器的逻辑连接在联网环境下操作。网络可以包括广域网(WAN)、局域网(LAN)、内联网、因特网、网格网络、无线接入网、有线网络、移动网络、电话网络、光网络或者其组合。网络可以是具有任何拓扑的分组交换、电路交换，并且可以使用任何通信协议。网络内的通信链路可以涉及各种数字或模拟通信介质，例如光纤电缆、自由空间光学器件、波导、电导体、无线链路、天线、射频通信等。
处理器74可以通过系统总线76连接至计算机器70的其他元件或者本文论述的各种外围设备。应当理解的是，系统总线76可以在处理器74内、在处理器74外或者二者皆可。根据一些实施方式，计算机器70的处理器74和其他元件中的任一个或者本文论述的各种外围设备可以被集成到单个设备例如片上系统(SOC)、系统级封装(SOP)或ASIC设备中。
接下来参照图4A至图4C，现在将描述区块链空域管理系统50的操作。区块链空域管理系统50的核心是由区块链空域管理系统50的节点以区块链100的形式来分散式存储和更新用于空域区域10的解除冲突的飞行调度。区块链100由不断增长的一系列区块102、104、106、108组成，这些区块按时间顺序彼此连接。如所示出的，省略号表示区块链100中的先前区块，并且区块N表示添加至区块链100的最新区块，其中，在省略号与区块N之间描绘有区块N-3、区块N-2和区块N-1。区块链100中的每个区块102、104、106、108都包含头(header)和体(body)，例如区块102的头102a和体102b、区块104的头104a和体104b、区块106的头106a和体106b以及区块108的头108a和体108b。在所示的实施方式中，头102a、104a、106a、108a包含前一区块的哈希值和当前区块的哈希值。例如，头102a包括前一区块(未示出)的H(区块N-4)和当前区块102的H(区块N-3)，头104a包括前一区块102的H(区块N-3)和当前区块104的H(区块N-2)，头106a包括前一区块104的H(区块N-2)和当前区块106的H(区块N-1)，以及头108a包括前一区块106的H(区块N-1)和当前区块108的H(区块N)。对于区块链100中的每个区块102、104、106、108，前一区块的哈希值被用于计算当前区块的哈希值，当前区块与区块链100内的区块加密地互连。头102a、104a、106a、108a可以包含其他或另外的信息，例如默克尔树哈希(merkle tree hash)、时间戳、随机数等。
在所示的实施方式中，每个区块102、104、106、108的体102b、104b、106b、108b都包含与区块链100内包含的经验证的空域预订相关联并且形成用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度的飞行计划数据。例如，区块102的体102b包括被表示为VAR 10001至VAR10005的经验证的空域预订，区块104的体104b包括被表示为VAR 10006至VAR 10010的经验证的空域预订，区块106的体106b包括被表示为VAR 10011至VAR10015的经验证的空域预订，以及区块108的体108b包括被表示为VAR10016至VAR 10020的经验证的空域预订。每个经验证的空域预订是区块链100内维持的用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度内的记录或条目，其中，区块链100包含用于空域区域10的所有经验证的空域预订，从而形成用于空域区域10的整个解除冲突的飞行调度。尽管每个体102b、104b、106b、108b已经被示出为包括五个经验证的空域预订，但是本领域普通技术人员应当理解的是，本公开内容的区块的体可以具有任何数目的经验证的空域预订。此外，尽管每个体102b、104b、106b、108b已经被示出为包括相同数目的经验证的空域预订，但是本领域普通技术人员应当理解的是，本公开内容的区块的体可以具有不同数目的经验证的空域预订。
现在将描述接收和编译包含在区块链100内的飞行计划数据的实施方式。如图4B中最佳所示，由区块链空域管理系统50内的节点生成空域预订请求，并且在空域预订请求被生成时向区块链空域管理系统50内的其他节点传播空域预订请求。在一个示例中，新请求被存储在空域预订请求表110中，该表110包含自从区块N被添加至区块链100以来所生成的请求。如所示出的，表110包括RAR 31001至RAR 31010。每个空域预订请求可以包括以下数据字段中的值：
DT/DL-出发时间/出发地点；
AT/AL-到达时间/到达地点；
AC-空域走廊；以及
NID-节点识别(飞行员ID、航空器ID、公共密钥等)
尽管具体的数据集合已经被描述为包括在空域预订请求中，但是本领域普通技术人员应当理解的是，本公开内容的空域预订请求中的值可以包含不同的数据集合，其包括更多、更少或替选数据项。例如，飞行计划数据的AC值可以包括出发和到达微型机场的地理坐标以及出发走廊、飞行途中走廊和到达走廊的其他相关联的数据。每个走廊的坐标和相关联的数据还可以包括以下中的任一个：航路点、航向、方位、高度、高度区块、走廊宽度以及飞行途中时间。在区块链空域管理系统50的一些实施方式中，可以使用GPS交换(GPX)数据格式来传送和存储飞行计划数据内的坐标和其他相关数据。
一旦接收到一定数目的空域预订请求，自从最后一个块被添加至区块链100以来已经过去了某个时间窗，或者已经出现了其他标准，区块链空域管理系统50内的操作区块链预订应用62的实例的各个节点编译表110中的空域预订请求中的飞行计划数据。该处理包括将空域预订请求中的飞行计划数据与区块链100内维持的用于空域10的当前解除冲突的飞行调度中的经验证的空域预订中的飞行计划数据进行比较。该处理可以以顺序方式进行，在顺序方式下，基于每个空域预订请求进入表110的时间以时间顺序来考虑每个空域预订请求，基于预定标准或一些其他顺序系统以优先级顺序来考虑每个空域预订请求。可替选地，该处理可以以批量方式进行，在批量方式下，一定数目或全部的空域预订请求在彼此比较以及与当前的解除冲突的飞行调度比较时被视为一组。
在编译处理识别包括非冲突的飞行计划数据的空域预订请求时，对包括非冲突的飞行计划数据的这些空域预订请求进行验证。经验证的空域预订被添加至VAR表112中。在本示例中，RAR 31001被验证并且成为VAR10021，RAR 31002被验证并且成为VAR 10022，RAR31003被验证并且成为VAR 10023，RAR 31005被验证并且成为VAR 10024，RAR 31007被验证并且成为VAR 10025。在编译处理识别包括冲突的飞行计划数据的空域预订请求时，这些空域预订请求可以被拒绝。在本示例中，RAR 31004和RAR 31006已经被拒绝。例如，RAR 31004可能包含与区块108的VAR10016冲突的飞行计划数据，区块108的VAR 10016是区块链100内维持的用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度的一部分并且因此是永久且不可改变的。作为另一示例，RAR 31006可能包含与RAR 31001冲突的飞行计划数据，因此RAR 31001和RAR 31006中的仅一个可以被验证，在该情况下为RAR 31001。
一旦验证了一定数目的空域预订请求，自从最后一个块被添加至区块链100以来已经过去了某个时间窗，或已经出现了其他标准，VAR表112中的数据用于创建要添加至区块链100的新区块。继续本示例，五个空域预订请求已经被验证，这触发了新区块114的创建。如图4C所示，区块链100现在由用于先前区块的省略号和表示添加至区块链100的新区块的区块N+1来表示，在省略号与区块N+1之间描绘有区块N-2、区块N-1和区块N。类似于区块链100中的先前区块104、106、108，区块114通过将前一区块108的哈希值H(区块N)包括为被表示为头114a的其头信息的一部分而在区块链100内加密地互连。区块114的体114b包括VAR表112的被表示为VAR 10021至VAR 10025的经验证的空域预订。每个新的经验证的空域预订VAR 10021至VAR 10025现在是区块链100内维持的用于空域区域10的新的解除冲突的飞行调度内的记录或条目，其中，区块链100包含用于空域区域10的所有经验证的空域预订，从而形成用于空域区域10的整个解除冲突的飞行调度。接收并编译空域预订请求、生成经验证的空域预订以及创建在区块链100内加密地互连的新区块的处理持续地进行，使得区块链100总是包含用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度。
区块链预订应用62可以在编译处理期间执行另外的功能以优化区块链空域管理系统50。在一些实施方式中，空域预订请求可以包括一个或更多个飞行计划数据值的优先化的预定选项。例如，空域预订请求可以可替选地包括DT值和AT值的按等级顺序排列的多个优先权，而不是可以包括DT值和AT值的仅一个选项。这种类型的飞行计划数据可以包括DT1/AT1-11:00/11:20；DT2/AT2-11:10/11:30和DT3/AT3-11:20/11:40。在这种情况下，区块链预订应用62可以使用DT和AT优先化的预定选项中的任一个，以识别非冲突的飞行计划数据并且生成经验证的空域预订。
类似地，区块链预订应用62可以对空域预订请求的飞行计划数据做出调整，以避免与用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度中的经验证的空域预订冲突。例如，区块链预订应用62可以改变空域预订请求中的AC值，以相对于具有当前解除冲突的飞行调度中的经验证的空域预订的航空器保持适当的空闲空间。在这种情况下，为了对空域预订请求中的飞行计划数据进行验证，区块链预订应用62可以调整AC值的数据，这样的调整数据相对于以下中的任一个或更多个：航路点、航向、方位、高度、高度区块、走廊宽度和飞行途中时间。以这种方式，区块链预订应用62可以调整飞行计划数据以创建适合于成为经验证的空域预订的非冲突飞行计划数据。
作为另一替选方案，区块链预订应用62可以基于例如与经验证的空域预订冲突的高优先级的空域预订请求对飞行计划数据做出调整或者甚至取消用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度中的经验证的空域预订。例如，区块链预订应用62可以针对紧急飞行例如现场急救员(first responder)飞行、军事飞行、贵宾飞行或其他预定飞行类型利用优先级设置。对飞行计划数据的任何调整和/或对经验证的空域预订的取消以及经验证的紧急飞行数据将被添加至区块链100并且成为用于空域区域10的新的解除冲突的飞行调度的一部分。
现在参照图5，示出了根据某些示例实施方式的用于区块链空域管理的算法—概括地被表示为200—的流程图。算法200开始于块202，在块202处，对等网络上的操作区块链预订应用62的实例的每个节点从区块链空域管理系统50内的请求使用空域区域10内的空域的其他节点接收空域预订请求。算法200在块204处和块206处继续，在块204处，编译空域预订请求的飞行计划数据，以及在块206处，识别空域预订请求与区块链100内包含的当前解除冲突的飞行调度之间的冲突。对于与区块链100内包含的当前解除冲突的飞行调度冲突的空域预订请求的飞行计划数据，算法200在块208中拒绝该请求。对于与区块链100内包含的当前解除冲突的飞行调度不冲突的空域预订请求的飞行计划数据，算法200在块210中对该飞行计划数据进行验证并且生成经验证的空域预订。然后，在块212处，算法200创建包含新的经验证的空域预订的新区块。在块214处，算法200将该新区块与区块链100加密地互连，使得区块链100现在包含用于空域区域10的新的解除冲突的飞行调度。在块216中，算法向对等网络上的操作区块链预订应用62的实例的其他节点广播用于空域区域10的新的解除冲突的飞行调度。在块218中，可以由对等网络上的操作区块链预订应用62的实例的其他节点对区块链100内的与用于空域区域10的新的解除冲突的飞行调度相关的数据进行验证。算法200由对等网络内的节点连续地重复，使得区块链100总是包含用于空域区域10的当前解除冲突的飞行调度。
区块链空域管理系统50的实施方式可以包括实施本文所描述和示出的功能的计算机程序，其中，计算机程序在计算机系统中被实现，计算机系统包括存储在机器可读介质中的指令和执行指令的处理器。然而，应当明显的是，在计算机编程中可以存在许多不同的实现实施方式的方法，并且实施方式不应被解释为限于任一计算机程序指令集。此外，熟练的程序员将能够基于本文中所附的流程图、算法和相关联的描述来编写这样的计算机程序以实现所公开的实施方式。因此，特定程序代码指令集的公开不应被认为对于充分理解如何形成和使用所公开的实施方式是必要的。此外，本领域技术人员将理解的是，本文描述的实施方式的一个或更多个方面可以由硬件、软件或者其组合来执行。此外，对由计算机执行的动作的任何提及不应被解释为由单台计算机执行，因为多于一台计算机可以执行该动作。
本文描述的示例实施方式可以与执行先前描述的方法和处理功能的计算机硬件和软件一起使用。本文描述的系统、方法和过程可以在可编程计算机、计算机可执行软件或数字电路系统中实施。软件可以存储在计算机可读介质上。例如，计算机可读介质可以包括软盘、RAM、ROM、硬盘、可移动介质、闪速存储器、存储棒、光学介质、磁光介质、CD-ROM等。数字电路系统可以包括集成电路、门阵列、构建块逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)等。先前给出的实施方式中描述的示例系统、方法和动作是说明性的，并且在替选实施方式中，可以以不同的顺序、彼此并行地、完全省略和/或在不同的示例实施方式之间组合地执行某些动作，和/或可以在不偏离各种实施方式的范围和精神的情况下执行某些另外的动作。因此，这样的替选实施方式包括在本文的描述中。
如本文所使用的，术语“硬件”可以包括分立部件、集成电路、专用集成电路、现场可编程门阵列或其他合适的硬件的组合。如本文所使用的，术语“软件”可以包括一个或更多个对象、代理、线程、代码行、子例程、单独的软件应用、两个或更多个代码行或在一个或更多个处理器(其中，处理器包括一个或更多个微型计算机或其他合适的数据处理单元、存储器设备、输入输出设备、显示器、诸如键盘或鼠标的数据输入设备、诸如打印机和扬声器的外围设备、相关联的驱动器、控制卡、电源、网络设备、对接站设备或者在软件系统的控制下结合处理器或其他设备操作的其他合适设备)上的两个或更多软件应用中操作的其他合适的软件结构。在一个示例性实施方式中，软件可以包括在通用软件应用例如操作系统中操作的一个或更多个代码行或者其他合适的软件结构，以及在专用软件应用中操作的一个或更多个代码行或者其他合适的软件结构。如本文所使用的，术语“耦接(couple)”及其同源术语例如“耦接(couples)”和“耦接(coupled)”可以包括物理连接(例如铜导体)、虚拟连接(例如通过数据存储器设备的随机分配的存储器位置)、逻辑连接(例如通过半导体设备的逻辑门)、其他合适的连接或者这样的连接的适当组合。术语“数据”可以指用于使用、传送或存储数据的合适的结构，例如数据字段、数据缓冲器、具有数据值和发送器/接收器地址数据的数据消息、具有数据值和使接收系统或部件使用该数据执行功能的一个或更多个运算符的控制信息或者用于数据的电子处理的其他合适的硬件或软件组件。
通常，软件系统是响应于预定数据字段而在处理器上操作以执行预定功能的系统。除非公开了具体算法，否则对于本领域技术人员已知的用于使用相关联的数据字段执行功能的任何合适算法都被认为落入本公开内容的范围内。本领域普通技术人员将能够基于前述公开内容提供用于特定应用的特定编码，前述公开内容意在阐述本公开内容的示例性实施方式，而非向具有少于本领域普通技术的人员例如对编程或使用合适的编程语言的处理器不熟悉的人提供教导。用于执行功能的具体算法可以以流程图形式或以其他合适的格式提供，其中，数据字段和相关联的功能可以以示例性操作顺序阐述，其中，顺序可以适当地重新排列，并且除非明确声明是限制性的，否则不旨在是限制性的。
出于图示和描述的目的，已经给出了本公开内容的实施方式的前述描述。这并非意在是穷举的或将本公开内容限制为所公开的精确形式，并且鉴于以上教导，修改和变型是可行的，或者可以根据本公开内容的实践来获取修改和变型。选择并描述实施方式以说明本公开内容的原理及其实践应用，以使本领域技术人员能够在各种实施方式中利用本公开内容以及适合于所考虑的特定用途的各种修改。可以在不偏离本公开内容的范围的情况下，对各实施方式的设计、操作条件和布置作出其他替换、修改、改变和省略。当参照说明书时，说明性的实施方式以及其他实施方式的这些修改和组合对本领域技术人员而言将是显见的。因此，意在所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施方式。

Claims (20)

1.一种用于空域区域内的空域管理的系统，所述系统在具有多个节点的对等网络内操作，所述系统包括包含用于所述空域区域的当前解除冲突的飞行调度的区块链，每个节点包括：
计算机可用的非暂态存储资源；
处理器，其能够通信地耦接至所述存储资源，其中，所述处理器执行所述存储资源中存储的应用代码指令，所述节点被配置成：
从所述对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求，每个空域预订请求包括飞行计划数据；
编译所述飞行计划数据以识别所述空域预订请求与所述当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；
对与所述当前解除冲突的飞行调度不冲突的空域预订请求的飞行计划数据进行验证以生成经验证的空域预订；
创建包含所述经验证的空域预订的区块；以及
将所述区块与所述区块链互连，使得所述区块链包含要向所述对等网络上的其他节点广播的用于所述空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点还被配置成在编译所述飞行计划数据之前接收预定数目的空域预订请求。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点还被配置成在编译所述飞行计划数据之前在预定时间内接收空域预订请求。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述空域预订请求包括优先化的空域预订选项，并且其中，所述节点还被配置成基于所述空域预订请求中的优先化的空域预订选项来优化所述经验证的空域预订。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点还被配置成将所述区块永久地且不可更改地添加至所述区块链。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点还被配置成向所述对等网络上的其他节点广播用于所述空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点还被配置成拒绝与所述当前解除冲突的飞行调度冲突的空域预订请求。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，每个空域预订请求的飞行计划数据还包括出发机场数据、出发时间数据、空域走廊数据、到达机场数据以及到达时间数据。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述空域预订请求相对应的经验证的空域预订还包括所述空域预订请求的飞行计划数据。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述空域预订请求相对应的经验证的空域预订还包括所述空域预订请求的经修订的飞行计划数据。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点中的至少一些节点还包括无人驾驶航空器的飞行控制计算机。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点中的至少一些节点还包括有人驾驶航空器的飞行员操作的计算系统。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个节点还包括空中出租车服务。
14.一种在对等网络的节点处进行的用于空域区域内的空域管理的计算机辅助方法，所述对等网络具有多个节点并且维持包含用于所述空域区域的当前解除冲突的飞行调度的区块链，所述方法包括：
从所述对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求，每个空域预订请求包括飞行计划数据；
编译所述飞行计划数据以识别所述空域预订请求与所述当前解除冲突的飞行调度之间的冲突；
对与所述当前解除冲突的飞行调度不冲突的空域预订请求的飞行计划数据进行验证以生成经验证的空域预订；
创建包含所述经验证的空域预订的区块；以及
将所述区块与所述区块链互连，使得所述区块链包含要向所述对等网络上的其他节点广播的用于所述空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，从所述对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求还包括在编译所述飞行计划数据之前接收预定数目的空域预订请求。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，从所述对等网络上的其他节点接收一个或更多个空域预订请求还包括在编译所述飞行计划数据之前在预定时间内接收空域预订请求。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述飞行计划数据进行验证还包括基于所述空域预订请求中的优先化的空域预订选项来优化空域预订。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述区块与所述区块链互连还包括将所述区块永久地且不可更改地添加至所述区块链。
19.根据权利要求14所述的方法，还包括向所述对等网络上的其他节点广播用于所述空域区域的新的解除冲突的飞行调度。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括拒绝与所述当前解除冲突的飞行调度冲突的空域预订请求。
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