CN111429757B - 一种空域使用冲突自动检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空域使用冲突自动检测方法及系统，能够自动化地识别空域使用冲突以及空域入侵风险，确保空域安全使用。方案为：判断若申请空域处于激活状态，则送入当前激活空域队列。循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；若存在，则修改空域使用计划，重新执行本方案。否则，根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置。通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于申请空域内，若是则修改空域使用计划，重新执行本方案；否则执行空域使用计划。

Description

一种空域使用冲突自动检测方法及系统
技术领域
本发明涉及空中交通管制技术领域，具体涉及一种空域使用冲突自动检测方法及系统。
背景技术
全国对空射击管理系统是我国空域管理系统建设的重要组成部分，是解决对空射击活动与航空活动之间矛盾冲突的必要手段，是对军事训练、科研试验、卫星发射、人工影响天气等对空射击活动实施有效管理的基础平台。实现全部对空射击活动情况的按责管理、按需通报、按级汇集和全国各对空射击管理部门、组织单位的一体化集成。
在对空射击活动中，为了防止空域使用中出现相互干扰、甚至误伤的情况，需要安全有效地检测和调配空域使用冲突，提高对空射击空域使用安全和运行效率。然而，现有对空射击管理系统在空域申请及批复模式中存在问题：一是空域作业申请时间相对集中，空域报批工作应接不暇，导致申请不能有效及时批复，容易错过最佳作业时间，影响作业效果；二是对于临时性的对空射击作业，空域使用环境已发生变化，作业点信息与空中飞行动态不能自动关联，安全隐患很大。
因此，目前亟需一种空域冲突检测的自动辅助决策功能，自动化地识别空域使用冲突，缓解人工调配空域使用冲突的工作压力，确保空域安全使用，最大限度地提高对空作业的监控能力，实现空域资源优化、管理协调、对空作业安全而高效。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种空域使用冲突自动检测方法及系统，能够自动化地识别空域使用冲突以及空域入侵风险，确保空域安全使用，最大限度地提高对空作业的监控能力，实现空域资源优化、管理协调、对空作业安全而高效。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种空域使用冲突自动检测方法，包括如下步骤：
步骤一、全国对空射击管理系统汇集了全国各级机场和靶场上报的空域使用申请，依据这些空域使用申请形成对空射击的空域使用计划。
步骤二、针对对空射击的空域使用计划中的申请空域进行判别，若申请空域处于激活状态，则送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态，送入当前激活空域队列。
步骤三、遍历当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；
若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则修改空域使用计划，返回步骤二。
若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则进入步骤四。
管制空域是指空域类型为禁区、限制区、危险区、空中走廊以及训练空域的空域。
步骤四、根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置。
通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，修改空域使用计划，返回步骤二；否则进入步骤五。
步骤五、执行空域使用计划。
进一步地，针对空域使用计划中的申请空域进行判别，若申请空域处于激活状态，则送入当前激活空域队列，具体为：
空域使用计划中包含申请空域的空域代码和使用时间。
利用申请空域的空域代码，从空域管理数据库中读取空域使用信息。
空域使用信息包括：空域代码、空域名称、空域类型、空域属性、空域形状、空域状态、空域使用时间及所属单位信息。
若申请空域的空域使用信息中空域状态字段的记载，判断申请空域是否处理激活状态，若申请空域处于激活状态，则采用空域使用计划中包含的申请空域的使用时间，对空域使用信息系中的空域使用时间字段进行修改，并送入当前激活空域队列。
进一步地，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，具体为：
针对当前激活区域，以队列中其他激活空域以及管制空域作为对比区域。
判断当前激活区域与对比区域的空域使用时间是否存在冲突。
依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的高度是否存在冲突。
依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的平面区域是否存在冲突。
进一步地，根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置，具体为：
根据空管雷达监视探测到申请空域周边设定范围内共有n架飞机，其中设定范围根据经验进行设定，n为探测到的飞机数量，n为正整数。
创建空间直角坐标系o-zyx为：原点o在空域管制中心，x轴指向正东，y轴指向正北。
第p架飞机，p取[1,n]区间内所有正整数，在时刻t0分别对应空间直角坐标系中坐标为[xp(t0)、yp(t0)、zp(t0)]；xp(t0)、yp(t0)、zp(t0)分别为第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标。
第p架飞机对应的速度为[vp x(t0)、vp y(t0)、vp z(t0)]；vp x(t0)、vp y(t0)、vp z(t0)分别为第p架飞机的速度对应的x、y、z轴的分量。
构建飞机的飞行航路模型，飞行航路取为空中折线，每条折线航路由飞机位置点及连接相邻飞机位置点的线段组成。
设定未来时刻与当前时刻t0的时间间隔为Δt，在时间间隔Δt内飞机的运动为匀速直线飞行，t0时刻出发预测经过Δt时间后达到t1时刻，则申请空域内n架飞机未来时刻的位置为：
Figure BDA0002404094950000041
xp’(t1)、yp’(t1)、zp’(t1)分别为未来时刻t1第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标。
进一步地，通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，具体为：
根据申请空域的空域形状构建空间解析几何模型，申请空域的空域形状为空间圆柱体，以其下底面为起始平面，上底面为终止平面。
取申请空域的起始平面中心点为P0(x0，y0，z0)，x0，y0，z0分别为点P0在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；终止平面中心点为P1(x1，y1，z1)，x1，y1，z1分别为点P1在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；取点P0至点P1的有向矢量为
Figure BDA0002404094950000051
(X1，Y1，Z1)；X1，Y1，Z1分别为点
Figure BDA0002404094950000052
在空间直角坐标系o-zyx中的x、y、z轴坐标分量。
以经过点P0，法矢为
Figure BDA0002404094950000053
的平面为底面π0，构建底面π0的一般式方程，其中的常数项为R0。
以经过点P1，法矢为
Figure BDA0002404094950000054
的平面为顶面π1，构建顶面π1的一般式方程，其中的常数项为R1。
针对未来时刻第p架飞机位置坐标(xp’(t1)、yp’(t1)、zp’(t1))，判断是否满足以下三个方程，若存在一架飞机满足以下三个方程，则所述申请空域存在飞机入侵风险；
Figure BDA0002404094950000055
X1xp’(t1)+Y1yp’(t1)+Z1zp’(t1)-R0≥0
X1xp’(t1)+Y1yp’(t1)+Z1zp’(t1)-R1≤0
其中r为圆柱体底面半径，i、j、k分别为x、y和z轴方向的单位方向向量。
本发明的另一方面的实施例还提供了一种空域使用冲突自动检测系统，包括空域使用计划生成模块，空域使用计划解析模块，冲突判别模块以及入侵风险判断模块。
空域使用计划生成模块，用于实时获取空域使用申请，对空域使用申请进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，生成空域使用计划，发送至空域使用计划解析模块。
空域使用计划解析模块，按照设定的周期从空域管理数据库中读取空域使用信息并进行存储。
空域使用计划解析模块，还用于对空域使用计划进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，依据申请空域的空域代码，从存储区中读取对应申请空域的空域使用信息，若申请空域处于激活状态，则依据申请空域的空域使用时间对空域使用信息中空域使用时间字段进行修改，并将申请空域送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态。
冲突判别模块，用于实时获取当前激活空域队列，遍历当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则将对应申请空域送入入侵风险判断模块。
入侵风险判断模块，根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置；通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；否则输出空域使用计划并执行。
有益效果：
1、本发明提供了一种空域冲突自动检测方法，能够通过自动化的方式，对空域使用冲突和空域入侵风险进行分别检测，能够缓解人工调配空域使用冲突的工作压力，其中先进行空域使用冲突检测，再进行空域入侵风险检测既满足了在空域使用安全的前提下最大程度的保障对空射击与飞行计划的按需实施，又保证了空域利用率在一个比较高的水准，最大限度地提高了对空射击空域使用安全和运行效率。
2、本发明在进行空域入侵风险检测时，采用了飞机飞行航路模型和作业空域空间解析结合模型的综合运用，从而为空域风险检测的自动化实现提供了可能性，且该方法简单、高效、准确率高，提高了空域使用安全和运行的效率。
3、本发明还提供了一种空域冲突自动检测系统，是一种实时自动检测空域使用冲突的智能辅助决策系统，用户将制定或者修改后的空域使用计划输入该系统，即可对当前空域使用计划是否与现有空域使用冲突以及是否存在飞机入侵风险进行判断，可获得修改指令或者空域计划可执行指令，该系统进一步提高了空域冲突检测的自动化性能，能够实现依据快速变化的空域环境(系统引接实时空管雷达监视数据)，实时动态地检测到空域使用冲突，以便采取相应措施及时化解空域使用冲突。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种空域冲突自动检测方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种空域冲突自动检测系统组成框图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种空域使用冲突自动检测方法，该方法能够通过自动化的方式，对空域使用冲突和空域入侵风险进行分别检测，能够缓解人工调配空域使用冲突的工作压力，其中先进行空域使用冲突检测，再进行空域入侵风险检测既满足了在空域使用安全的前提下最大程度的保障对空射击与飞行计划的按需实施，又保证了空域利用率在一个比较高的水准，最大限度地提高了对空射击空域使用安全和运行效率。
如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤一、全国对空射击管理系统汇集了全国各级机场和靶场上报的空域使用申请，依据这些空域使用申请形成对空射击的空域使用计划。
步骤二、针对空域使用计划中的申请空域进行判别，若申请空域处于激活状态，则送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态，送入当前激活空域队列。
空域使用计划中包含申请空域的空域代码和使用时间。
利用申请空域的空域代码，从空域管理数据库中读取空域使用信息。
空域使用信息包括：空域代码、空域名称、空域类型、空域属性、空域形状、空域状态、空域使用时间及所属单位信息。
若申请空域的空域使用信息中空域状态字段的记载，判断申请空域是否处理激活状态，若申请空域处于激活状态，则采用空域使用计划中包含的申请空域的使用时间，对空域使用信息系中的空域使用时间字段进行修改，并送入当前激活空域队列，。
步骤三、遍历当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；
若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则修改空域使用计划，返回步骤二。
若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则进入步骤四。
管制空域是指空域类型为禁区、限制区、危险区、空中走廊以及训练空域的空域。
针对当前激活区域，以队列中其他激活空域以及管制空域作为对比区域；
判断当前激活区域与对比区域的空域使用时间是否存在冲突；
依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的高度是否存在冲突。
依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的平面区域是否存在冲突。
步骤四、根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置。
根据空管雷达监视探测到申请空域周边设定范围内共有n架飞机，其中设定范围根据经验进行设定，n为探测到的飞机数量，n为正整数。
创建空间直角坐标系o-zyx为：原点o在空域管制中心，x轴指向正东，y轴指向正北。
第p架飞机，p取[1,n]区间内所有正整数，在时刻t0分别对应空间直角坐标系中坐标为[xp(t0)、yp(t0)、zp(t0)]；xp(t0)、yp(t0)、zp(t0)分别为第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标。
第p架飞机对应的速度为[vp x(t0)、vp y(t0)、vp z(t0)]；vp x(t0)、vp y(t0)、vp z(t0)分别为第p架飞机的速度对应的x、y、z轴的分量。
构建飞机的飞行航路模型，飞行航路取为空中折线，每条折线航路由飞机位置点及连接相邻飞机位置点的线段组成。
设定未来时刻与当前时刻t0的时间间隔为Δt，在时间间隔Δt内飞机的运动为匀速直线飞行，t0时刻出发预测经过Δt时间后达到t1时刻，则申请空域内n架飞机未来时刻的位置为：
Figure BDA0002404094950000091
xp’(t1)、yp’(t1)、zp’(t1)分别为未来时刻t1第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标。
通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，修改空域使用计划，返回步骤二；否则进入步骤五。
根据申请空域的空域形状构建空间解析几何模型，申请空域的空域形状为空间圆柱体，以其下底面为起始平面，上底面为终止平面。
取申请空域的起始平面中心点为P0(x0，y0，z0)，x0，y0，z0分别为点P0在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；终止平面中心点为P1(x1，y1，z1)，x1，y1，z1分别为点P1在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；取点P0至点P1的有向矢量为
Figure BDA0002404094950000101
(X1，Y1，Z1)；X1，Y1，Z1分别为点
Figure BDA0002404094950000102
在空间直角坐标系o-zyx中的x、y、z轴坐标分量。
Figure BDA0002404094950000103
d0是P0和P1两点间距离。
Figure BDA0002404094950000104
以经过点P0，法矢为
Figure BDA0002404094950000105
的平面为底面π0，构建底面π0的一般式方程，其中的常数项为R0。例如底面π0的一般式方程为X1x+Y1y+Z1z-R0＝0。
以经过点P1，法矢为
Figure BDA0002404094950000106
的平面为顶面π1，构建顶面π1的一般式方程，其中的常数项为R1。例如顶面π1的一般式方程为X1x+Y1y+Z1z-R1＝0。
针对未来时刻第p架飞机位置坐标(xp’(t1)、yp’(t1)、zp’(t1))，判断是否满足以下三个方程，若存在一架飞机满足以下三个方程，则所述申请空域存在飞机入侵风险；
Figure BDA0002404094950000107
X1xp’(t1)+Y1yp’(t1)+Z1zp’(t1)-R0≥0
X1xp’(t1)+Y1yp’(t1)+Z1zp’(t1)-R1≤0
其中r为圆柱体底面半径，i、j、k分别为x、y和z轴方向的单位方向向量。
采用飞机飞行航路模型和作业空域空间解析结合模型的综合运用，从而为空域风险检测的自动化实现提供了可能性，且该方法简单、高效、准确率高，提高了空域使用安全和运行的效率。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种空域使用冲突自动检测系统，包括空域使用计划生成模块，空域使用计划解析模块，冲突判别模块以及入侵风险判断模块。
空域使用计划生成模块，用于实时获取空域使用申请，对空域使用申请进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，生成空域使用计划，发送至空域使用计划解析模块。该模块实时执行，用户也可以直接将新创建的或者修改后的空域使用计划进行上传。
空域使用计划解析模块，按照设定的周期从空域管理数据库中读取空域使用信息并进行存储。
空域使用计划解析模块，还用于对空域使用计划进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，依据申请空域的空域代码，从存储区中读取对应申请空域的空域使用信息，若申请空域处于激活状态，则依据申请空域的空域使用时间对空域使用信息中空域使用时间字段进行修改，并将申请空域送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态。
冲突判别模块，用于实时获取当前激活空域队列，遍历当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则将对应申请空域送入入侵风险判断模块。
入侵风险判断模块，根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置；通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改，用户可以将空域使用计划修改后再传入空域使用计划解析模块；否则输出空域使用计划并执行。
该系统是一种实时自动检测空域使用冲突的智能辅助决策系统，用户将制定或者修改后的空域使用计划输入该系统，即可对当前空域使用计划是否与现有空域使用冲突以及是否存在飞机入侵风险进行判断，可获得修改指令或者空域计划可执行指令，该系统进一步提高了空域冲突检测的自动化性能，能够实现依据快速变化的空域环境(系统引接实时空管雷达监视数据)，实时动态地检测到空域使用冲突，以便采取相应措施及时化解空域使用冲突。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种空域使用冲突自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、对空射击管理系统汇集空域使用申请，依据这些空域使用申请形成对空射击的空域使用计划；
步骤二、针对所述空域使用计划中的申请空域进行判别，若所述申请空域处于激活状态，则送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态，送入当前激活空域队列；具体为：
所述空域使用计划中包含申请空域的空域代码和使用时间；
利用申请空域的空域代码，从空域管理数据库中读取空域使用信息；
所述空域使用信息包括：空域代码、空域名称、空域类型、空域属性、空域形状、空域状态、空域使用时间及所属单位信息；
若所述申请空域的空域使用信息中空域状态字段的记载，判断所述申请空域是否处理激活状态，若所述申请空域处于激活状态，则采用所述空域使用计划中包含的申请空域的使用时间，对空域使用信息系中的空域使用时间字段进行修改，并送入当前激活空域队列；
步骤三、遍历所述当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；具体为：
针对当前激活区域，以队列中其他激活空域以及管制空域作为对比区域；
判断当前激活区域与对比区域的空域使用时间是否存在冲突；
依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的高度是否存在冲突；
依据当前激活区域与对比区域的空域形状，判断当前激活区域与对比区域的平面区域是否存在冲突；
若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则修改所述空域使用计划，返回步骤二；
若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则进入步骤四；
所述管制空域是指空域类型为禁区、限制区、危险区、空中走廊以及训练空域的空域；
步骤四、根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置；
通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于所述申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，修改所述空域使用计划，返回步骤二；否则进入步骤五；
步骤五、执行所述空域使用计划；
所述根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置，具体为：
根据空管雷达监视探测到申请空域周边设定范围内共有n架飞机，其中设定范围根据经验进行设定，n为探测到的飞机数量，n为正整数；
创建空间直角坐标系o-zyx为：原点o在空域管制中心，x轴指向正东，y轴指向正北；
第p架飞机，p取[1,n]区间内所有正整数，在时刻t0分别对应空间直角坐标系中坐标为[xp(t0)、yp(t0)、zp(t0)]；xp(t0)、yp(t0)、zp(t0)分别为第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标；
第p架飞机对应的速度为[vp x(t0)、vp y(t0)、vp z(t0)]；vp x(t0)、vp y(t0)、vp z(t0)分别为第p架飞机的速度对应的x、y、z轴的分量；
构建飞机的飞行航路模型，飞行航路取为空中折线，每条折线航路由飞机位置点及连接相邻飞机位置点的线段组成；
设定所述未来时刻与当前时刻t0的时间间隔为Δt，在时间间隔Δt内飞机的运动为匀速直线飞行，t0时刻出发预测经过Δt时间后达到t1时刻，则申请空域内n架飞机未来时刻的位置为：
Figure FDA0002889518240000031
xp’(t1)、yp’(t1)、zp’(t1)分别为未来时刻t1第p架飞机位置对应的x、y、z轴的坐标；
所述通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于所述申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，具体为：
根据申请空域的空域形状构建空间解析几何模型，所述申请空域的空域形状为空间圆柱体，以其下底面为起始平面，上底面为终止平面；
取申请空域的起始平面中心点为P0(x0，y0，z0)，x0，y0，z0分别为点P0在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；终止平面中心点为P1(x1，y1，z1)，x1，y1，z1分别为点P1在空间直角坐标系o-zyx中x、y、z轴坐标；取点P0至点P1的有向矢量为
Figure FDA0002889518240000032
(X1，Y1，Z1)；X1，Y1，Z1分别为点
Figure FDA0002889518240000033
在空间直角坐标系o-zyx中的x、y、z轴坐标分量；
以经过点P0，法矢为
Figure FDA0002889518240000034
的平面为底面π0，构建底面π0的一般式方程，其中的常数项为R0；
以经过点P1，法矢为
Figure FDA0002889518240000035
的平面为顶面π1，构建顶面π1的一般式方程，其中的常数项为R1；
针对未来时刻第p架飞机位置坐标(xp’(t1)、yp’(t1)、zp’(t1))，判断是否满足以下三个方程，若存在一架飞机满足以下三个方程，则所述申请空域存在飞机入侵风险；
Figure FDA0002889518240000041
X1xp’(t1)+Y1yp’(t1)+Z1zp’(t1)-R0≥0
X1xp’(t1)+Y1yp’(t1)+Z1zp’(t1)-R1≤0
其中r为圆柱体底面半径，i、j、k分别为x、y和z轴方向的单位方向向量。
2.一种空域使用冲突自动检测系统，其特征在于，该系统采用如权利要求1所述的方法进行空域使用冲突的自动检测，包括空域使用计划生成模块，空域使用计划解析模块，冲突判别模块以及入侵风险判断模块；
所述空域使用计划生成模块，用于实时获取空域使用申请，对空域使用申请进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，生成空域使用计划，发送至所述空域使用计划解析模块；
所述空域使用计划解析模块，按照设定的周期从空域管理数据库中读取空域使用信息并进行存储；
所述空域使用计划解析模块，还用于对所述空域使用计划进行解析，获取申请空域的空域代码以及空域使用时间，依据申请空域的空域代码，从存储区中读取对应申请空域的空域使用信息，若所述申请空域处于激活状态，则依据申请空域的空域使用时间对空域使用信息中空域使用时间字段进行修改，并将申请空域送入当前激活空域队列，否则等待申请空域进入激活状态；
所述冲突判别模块，用于实时获取当前激活空域队列，遍历所述当前激活空域队列，循环判断队列中每块激活空域是否与队列中其他激活空域以及管制空域存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突；若存在时间、高度以及平面几何任一方面的冲突，则发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；若不存在时间、高度以及平面几何三方面的冲突，则将对应申请空域送入所述入侵风险判断模块；
所述入侵风险判断模块，根据空管雷达监视探测到的申请空域周围设定范围内的飞机位置以及速度，通过构建飞机飞行航路模型估计飞机未来时刻的位置；通过构建申请空域的空间解析几何模型，判断所估计的飞机未来时刻的位置是否位于所述申请空域内，若是则存在飞机入侵风险，发出空域使用计划修改指令，等待空域使用计划进行修改；否则输出所述空域使用计划并执行。
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CN112348960B (zh) * 2020-11-27 2024-05-07 中国人民解放军空军工程大学 一种适用于全球空间范围的空域冲突检测方法
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JP3794149B2 (ja) * 1998-02-12 2006-07-05 三菱電機株式会社 自律誘導飛しょう監視装置
EP2482269B1 (en) * 2011-01-28 2017-03-22 The Boeing Company Providing data for predicting aircraft trajectory
US20180181125A1 (en) * 2016-12-22 2018-06-28 Honeywell International Inc. On-ground vehicle collision avoidance utilizing unmanned aerial vehicles
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