CN113962015A - 一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统及方法，包括航空器数据管理模块、空域划设与管理模块、控制规则设置模块、航空器轨迹仿真模块、控制规则检测与响应模块和用空检测与数据统计模块；航空器数据管理用于维护航空器的类型及参数，空域划设与管理用于确定仿真区域；控制规则设置用于建立空域使用过程仿真的逻辑；航空器轨迹仿真用于仿真航空器运动轨迹；控制规则检测与响应持续检测控制规则，并对触发的规则进行响应实现；用空检测与数据统计检测航空器位置与空域的关系，对用空数据进行统计分析；本发明提高了通用性，可以从网格、空域和航空器角度对空域的使用进行仿真分析，有助于促进对有限空域资源的合理规划和使用等。

Description

一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统及方法

技术领域

本发明涉及空域资源规划管理领域，更为具体的，涉及一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统及方法。

背景技术

目前，现有技术存在如下问题：

申请号为201811592301.2的中国专利申请公开了《一种飞机离场运行轨迹模拟空中系统及方法、计算机程序》可根据预设离场逻辑模拟飞机离场时的飞行轨迹，可用于评估飞机离场飞行时的飞行路径，但不支持在一个区域内的灵活飞行模拟；

申请号为201710023982.X的中国专利申请公开了《一种基于 GPS仿真的无人机飞行轨迹模拟系统及方法》基于GPS原理模拟无人机飞行轨迹，用于支持飞行控制系统仿真验证工作，不关注空域使用问题；

申请号为201410522026.2的中国专利申请公开了《一种用于无人机航空探物的低空飞行仿真方法》中通过对作业区域建模和飞行仿真，规避实际飞行中的撞击障碍物的风险，不关注区域空域使用；

申请号为CN202010298759.8的中国专利申请公开了《复杂空域场景下机场群空域仿真建模与验证方法及装置》，该方法针对的是民航机场的运行用空，空域结构数据必须遵循民航既有空运并作为模型导入，航班走向也是根据民航实际情况和运行规则设置，不支持飞行活动和空运划设的灵活性，其仿真关注的指标也是机场航班运行效率。

从本质上而言，上述方法通过仿真关注机场小时流量分布和高峰小时流量、机场延误、跑道的小时/日起降架次、跑道延误、扇区的小时流量等机场航班运行情况，是从机场管制与运行管理角度评估机场周边空域；本发明针对的是空域使用情况，目标是通过仿真促进空域的合理规划和空域资源的有效利用，是从空域管理角度看各类空域，两者技术方案不同。

本发明的在应用价值上，以空域和规则的自定义特性，适用于无人机用空、通航用空、军民航协同用空等多种场景，在方法设计上具有更广的适用性。机场周边用空仿真可方法也可以通过设置符合民航机场运行的空域和规则来对机场周边用空进行仿真，评估机场周边空域的使用情况，以为合理规划机场空域提供参考。

论文《基于多Agent的空中交通协同流量管理研究》，作者：叶博嘉。本质上而言，首先，流量管理和空域管理在空中交通管理中就是并列的两个不同的领域，本发明属于空域管理领域，两者技术领域不同；其次，本发明的要解决的不只是军民航协同的沿固定航路航线飞行的空域或流量问题，而是在纳入通航和无人机后的，灵活的空域划设与使用的问题，两者解决的技术问题不同。

总之，现有技术仍存在如下缺点：

1)关注具体的飞行场景，不关注大的区域内的飞行活动；

2)管制某一种飞行器，不关注多类航空器模拟，通用性较差；

3)不能对空域的划设和使用情况进行仿真和分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统及方法，极大提高了通用性，可以从网格、空域和航空器角度对空域的使用进行仿真分析，有助于促进对有限空域资源的合理规划和使用等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，包括：

航空器数据管理模块，用于维护航空器类型和基本性能参数，为航空器轨迹仿真提供支持；

空域划设与管理模块，用于基于网格实现空域的划设与数据管理，提供空域划设工具和空域管理功能，作为用空检测与数据统计的基础；

控制规则设置模块，用于建立空域使用过程仿真的基本逻辑，实现设置在设定的条件下使航空器或空域进行相应的状态变化；

航空器轨迹仿真模块，用于根据航空器状态和目标位置，仿真航空器运动轨迹；

控制规则检测与响应模块，用于持续检测控制规则，并对触发的规则进行响应实现，包括控制规则检测模块和触发规则响应模块，控制规则检测模块用于持续判断当前的状态是否满足控制规则设定的触发条件，触发规则响应模块用于在控制规则触发后，根据预设的响应参数改变目标状态；

用空检测与数据记录模块，用于持续性检测航空器位置与空域的关系，并对用空数据进行统计分析，包括用空检测模块与数据记录模块，用空检测模块用于在航空器位置持续更新的情况下，检测航空器所处的网格，判断网格归属的空域；数据记录模块用于在每个周期形成一个航空器的用空记录，形成仿真过程中所有航空器的用空记录数据集Re；

空域使用分析模块，用于从网格和/或航空器和/或空域角度进行分析。

进一步地，所述航空器数据管理模块包括存储模块、工具模块、接口模块；存储模块用于管理保存航空器数据，工具模块用于提供增加、编辑、修改航空器数据的工具，接口模块提供读取航空器数据的接口。

进一步地，所述空域划设与管理模块包括区域网格化模块、划设网格空域模块；所述区域网格化模块，用于根据网格化方法生成一个局域的网格区域；所述划设网格空域模块，通过网格选择与合并、参数设置、数据保存来实现。

进一步地，在控制规则设置模块中每个所述控制规则由触发条件和规则响应队列组成，一个控制规则包括多组响应，每组响应包括响应的对象和响应的参数。

进一步地，所述航空器轨迹仿真模块包括当前航空器获取模块、航空器状态更新模块、航空器位置更新模块、航空器位置检测模块和通知模块；所述当前航空器获取模块，用于获取当前航空器及获取当前有效的航空器仿真对象，所述当前航空器及获取当前有效的航空器仿真对象均来源于控制规则检测与响应模块中创建的航空器对象；并且获取航空器后通过航空器位置检测模块对航空器的位置进行检测，新增的航空器以预设飞行路径的起点为当前位置、路径的下一个点为飞行目标位置；将航空器位置的改变以事件的方式通过通知模块通知给用空检测与数据记录模块；所述航空器状态更新模块用于更新航空器的状态，所述航空器位置更新模块用于更新航空器的位置。

进一步地，所述控制规则检测模块，包括获取待检测规则模块、检测模块和通知响应模块；所述获取待检测规则模块，用于在每轮检测前获取还没有触发的控制规则，并检测规则对应的目标是否存在；基于时间的规则默认目标存在、基于位置和距离的规则需要对应的单位已开始仿真或空域已激活；

所述检测模块，用于检测处理未触发且对应目标存在的规则，所述检测处理包括获取检测对象、计算比较参数和判断与控制规则的符合程度；所述检测对象包括时间、目标位置；所述比较参数包括时间差、位置偏差、距离偏差；

所述通知响应模块，用于将触发条件的规则对应的响应列表添加到待响应的队列中，并将规则移除待触发列表。

进一步地，所述触发规则响应模块包括获取未执行响应模块和执行响应模块；所述获取未执行响应模块，用于从待响应队列中取出控制规则检测流程存入的响应参数；所述执行响应模块用于根据响应的类型，获取对应的参数，完成对象生成/参数设置，并将已执行响应移除待执行队列；新增航空器包括根据航空器类型参数生成航空对象、根据名称参数设置对象名称、根据航空器型号获取航空器性能参数、根据预设轨迹初始化航空器运动路径；改变路径包括根据航空器名称获取航空器对象，将航空器当前位置以后的飞行路径更改为响应参数中的飞行路径；空域状态改变包括根据空域名称获取空域对象，根据状态参数改变空域的状态。

进一步地，所述用空检测与数据记录模块记录的用空记录包括时间T、航空器A、航空器类型C、网格G、关联空域S、航空器坐标L和航空器高度H；并且，在每个检测记录周期中，所述用空检测与数据记录模块通过检测统计线程对当前仿真中的所有航空器对象进行检测，用于获取位置和记录空域，执行如下步骤：

S61，获取一个位置已更新的航空器对象；如航空器状态变为停止，则不认为使用空域资源，进入步骤S67，否则进入步骤S62；

S62，获取航空器的最新位置坐标，并根据网格编码规则映射为对应的网格编码，进入步骤S63；

S63，根据航空器、时间、位置和网格编码，生成一条航空器使用空域的记录，进入步骤S64；

S64，根据网格编码和各激活空域包含的网格集合，检测对应的空域，并判断航空器高度是否在空域的高度范围内；若空域存在则进入步骤S65，否则进入步骤S66；

S65，将对应空域名添加到航空器使用空域的记录中，进入步骤S66)；

S66，持续以上步骤，直到当前周期所有更新位置的航空器已全部检测，进入步骤S67)；

S67，若仿真过程停止，则停止检测与记录过程；否则在下一个周期重复以上步骤。

进一步地，所述空域使用分析模块，包括：

从网格角度，分析使用过的网格占整个区域的比例和统计不同航空器的用空时间；使用过的网格数为n，从记录数据集Re中抽取网格数的规则为：

n＝numberof(Set(G|r∈R_e))

其中Set表示集合内的数据不重复，使用网格占区域的比例为ρ＝n/N， G表示所有用空记录中的使用过的网格的集合，r表示记录数据集中的一条用空记录，numberof()表示对记录集中被使用的网格的数量统计；

对单个网格g而言，不同航空器的数据抽取与数据统计步骤为：

S71，从记录数据集Re中抽取网格为g的记录R＝(R_e|G＝g)；

S72，从记录数据集Re中获取使用过网格的航空器的集合R_A＝ Set(A|r∈R)，A表示记录中对应的航空器编码，R表示记录集Re中使用网格为网格g的记录的集合；R_A表示记录数据集Re中用空为g的所有航空编码的不重复集合；

S73，统计每个航空器的用空时间，航空器a的用空时间统计为：

intime表示航空器a进入该网格的时间，outtime表示航空器离开该网格的时间，T表示航空器a使用空域网格g的所有记录数据对应的记录时间戳的集合；

S74，基于抽取统计后的数据绘制数据显示图；

和/或，

从航空器角度，分析统计航空器使用网格的时间分布和航空器使用空域的时间分布，分析统计的步骤为：

S771，从记录数据集Re中抽取航空器a的用空记录R_a＝(R_e|A＝a)；

S772，统计航空器a对每个网格的用空时间，对网格g：

S773，从航空器a的用空记录R_a中获取使用过网格对应的空域集合 R_s＝Set(S|r∈R_a)；S表示航空器a用空记录中使用的所有空域网格的编码集合；

S774，统计航空器对每个空域的连续用空时间，若时间不连续，则分时间段进行攻击，对空域s∈R_s一个时间段的统计为：

S775，基于分析统计后的数据绘制数据显示图；

和/或，

从空域角度，分析使用非规划空域的比例和不同空域使用率的比较；使用规划外网格的记录从记录集Re中抽取网格数的规则为：

n＝numberof(r|r∈R_e，S＝NULL)

令总记录数据为N，则使用非规划空域的比例为ρ_n＝n/N，比例越高则当前规划空域满足用空需求的概率越低；分析不同空域使用率的步骤为：

S7771，从记录中抽取空域a对应的数据集合R_a＝(r|r∈R_e，A＝a)；

S7772，从集合中统计使用网格的数量n_a＝numberof(Set(G|r∈ R_a))；

S7773，获取空域a的总网格数N_a，计算空域a的使用率ρ_n＝n_a/N_a

S7774，重复以上步骤直到所有空域使用都计算结束；

S7775，基于分析统计后的数据绘制数据显示图。

进一步地，所述区域网格化模块生成的网格区域包括：以西南坐标为零点(lon₀，lat₀)，正北和正东为y方向和x方向，对区域进行网格化，并基于坐标对每个网格编号为(x，y)，给出生成的区域的经纬度坐标、网格化的步长、网格化的范围W和H，步长和范围都用经纬度表示；

所述划设网格空域模块，通过网格选择与合并、参数设置、数据保存来实现；

所述划设网格空域模块在网格选择时，包括：根据选中位置的经纬度坐标计算与零点(lon₀，lat₀)的坐标差，基于网格化步长，计算网格坐标：

该网格坐标对应的网格西南和东北的经纬度坐标分别为(lon₀+x* step，lat₀+y*step)和(lon₀+x*step+step，lat₀+y*step+step)；

所述划设网格空域模块在网格合并时，存在如下情况：1)若选择第一个网格时不存在原有数据，则直接以西南开始的顺时针顶点序作为基础；2) 若新选的网格与原空域有一边重叠，则在已有空域重叠边的顶点中，按照顺时针序插入新选网格的两个未重叠顶点；若新选的网格与原空域有不连续的耳边重叠，则选重叠的一边，按照一边重叠处理；3)若新选的网格与原空域有连续二边重叠时，将已有空域中重叠两边的交点替换为新选网格的唯一未重叠顶点；4)若新选网格与原空域有三边重叠时，将已有空域中重叠三边的两个交点移除点序并按顺序加入新网格中的另两个顶点；5)若新选网格与原空域有四边重叠时，将已有空域中重叠的四个顶点移除点序；

所述划设网格空域模块在参数设置时，设置当前规划的空域名、空域类型、空域最低高度和空域最高高度；空域类型包括商业运输航空空域、通航空域、无人机空域和禁飞空域；

所述划设网格空域模块在数据保存时，将规划好的空域数据保存到文件或数据库中。

进一步地，所述控制规则包括基于时间的触发控制规则、基于位置的触发控制规则和基于距离的触发控制规则；所述规则响应包括航空器响应和空域响应两类，所述航空器响应包括用于新增/消除航空器、改变航空器飞行路径，所述空域响应包括用于激活或取消空域规划中划设的某个空域。

进一步地，所述基于时间的触发控制规则是在以仿真开始时间为起始的设置的时间T之后触发响应，基于位置的触发控制规则是在目标经过某经线或纬线时触发响应，基于距离的触发控制规则是指目标与其他目标或已存在的空域的距离达到阈值S时触发响应；并且，新增航空器的响应参数包括航空器类型、航空器编码、航空器飞行路径和到达终点后的状态；消除航空器的响应参数为已有航空器仿真对象的航空器编码；改变航空器飞行路径的响应参数包括航空器编码、新的飞行路径、到达终点后的状态；激活空域和取消空域的响应参数都是空域名，与空域划设生成的空域的名称进行对应。

进一步地，所述航空器状态更新模块在运行时，执行步骤如下：

S51，判断航空器的当前位置有没有过目标点，过目标点则进行步骤 S52，否则进行步骤S55；

S52，判断航空器预设路径中是否存在下一个，有则进入步骤S53，否则进入步骤S54；

S53，将下一个点设置为航空器飞行的目标点，进入步骤S54；

S54，将目标点设置为空，进入步骤S55；

S55，对目标的飞行高度进行检查，目标当前高度低于目标点高度则设置飞行状态为上升，高于目标点高度则设置为下降，等于目标点高度则设置为保持；目标点为空时设置为保持；检查完成后进入步骤S56；

S56，对目标的航向进行检测，当前航向对准目标点时航向不变，否则根据位置关系设置为左转弯或右转弯，完成后进入步骤S57；

S57，根据高度检查结果，上升/下降状态设置为航空器型号对应的典型爬升速度/下降速度，保持高度则爬升速度设为零，进入步骤S58；

S58，对航空器的加速度进行设置：在目标点不为空时，若目标点是预设目标的最后一个位置点，则当预设终点状态为停止时，加速度置为对应负值；其他情况下，若当前速度小于航空器飞行型号典型速度则加速度置为正值，否则为零值。

进一步地，所述航空器位置更新模块在运行时，执行步骤如下：

S551，根据仿真时间周期t、航空器速度v及加速度a，计算航空器最终速度v_t＝v+a*t；若v_t大于航空器的典型飞行速度DV，则计算加速时间t_a＝(DV-v)/a；若v_t小于DV，则t_a＝t；航空器该周期仿真结束后的最终速度为v_T＝v+a*t_a；

S552，根据步骤S551的结果，计算航空器在仿真周期内的位移距离：

s＝v*t+a*t²/2+v_T*(t-t_a)

S553，根据步骤S552的结果和飞行航向，计算航空器的新位置，对应以当前位置为原点，航向为方位，位移距离S为距离的极坐标位置；更新位置后将新位置作为航空器的当前位置、新速度作为航空器的当前速度，更新航空器的运动信息。

一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟方法，包括步骤：

S1，航空器数据管理，维护航空器类型和基本性能参数，为航空器轨迹仿真提供支持；

S2，空域划设与管理，基于网格实现空域的划设与数据管理，提供空域划设工具和空域管理功能，作为用空检测与数据统计的基础；

S4，航空器轨迹仿真，根据航空器状态和目标位置，仿真航空器运动轨迹；

S3，控制规则设置，实现设置在设定的条件下使航空器或空域进行相应的状态变化；

S5，控制规则检测与响应，包括控制规则检测和触发规则响应，控制规则检测用于持续判断当前的状态是否满足控制规则设定的触发条件，触发规则响应在控制规则触发后，根据预设的响应参数改变目标状态；

S6，用空检测与数据记录，在航空器位置持续更新的情况下，检测航空器所处的网格，判断网格归属的空域；数据记录模块用于在每个周期形成一个航空器的用空记录，最终形成仿真过程中所有航空器的用空记录数据集Re；

S7，空域使用分析，用于从网格和/或航空器和/或空域角度进行分析。

本发明的有益效果包括：

(1)根据本发明技术方案实现后，只要建立不同的空域数据、控制规则和响应方案，就可以对不同场景和用空方式下的空域使用进行仿真和分析，不必针对不同场景重新开发，通用性非常高；

(2)根据本发明技术方案实现后，只要遵循航空器参数规范，便增加对不同航空器类型及型号的用空仿真支持，不必修改软件；

(3)根据本发明技术方案实现后，经过用空使用仿真，可以从网格、空域和航空器角度对空域的使用进行仿真分析，有助于促进对有限空域资源的合理规划和使用。

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为本发明实施例的系统组成结构示意图；

图2为本发明实施例的航空器数据管理示意图；

图3为本发明实施例的区域网格化示意图；

图4为本发明实施例的划设网格空域示意图；

图5为本发明实施例的网格合并示意图；

图6为本发明实施例的控制规则数据管理示意图；

图7为本发明实施例的规则及响应类型示意图；

图8为本发明实施例的航空器轨迹仿真流程图；

图9为本发明实施例的规则触发检测流程图；

图10为本发明实施例的执行规则响应流程图；

图11为本发明实施例的用空数据统计流程图；

图12为本发明实施例的统计数据查看_网格角度；

图13为本发明实施例的统计数据查看_航空器角度；

图14为本发明实施例的统计数据查看_空域角度。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

如图1～图14所示，本发明系统实施例中，包括航空器数据管理、空域划设与管理、控制规则设置、航空器轨迹仿真、控制规则检测与响应、用空检测与数据统计等部分，通过相应的流程实现对区域内多航空器的空域使用过程仿真，关系如图1所示。其中，航空器数据管理用于维护航空器的类型及基本参数；空域划设与管理用于确定仿真区域及空域内航线、作业区、禁区等数据管理；控制规则设置用于建立空域使用过程仿真的基本逻辑；航空器轨迹仿真根据航空器状态和目标位置，仿真航空器运动轨迹；控制规则检测与响应持续检测控制规则，并对触发的规则进行响应实现；用空检测与数据统计持续性检测航空器位置与空域的关系，并对用空数据进行统计分析等。具体的，详述如下：

(一)航空器数据管理

在本发明实施例中，航空器数据管理用于维护航空器类型和基本性能参数，主要为航空器轨迹仿真提供支持。如图2所示，航空器数据按照类型、型号、型号参数的树形关系组织，主要的航空器类型包括运输机、通航小飞机、通航直升机、无人机等，型号是指不同的运输机、直升机、小飞机和无人机的型号，参数包括典型飞行高度DH、典型飞行速度DV、典型加速度DA、典型爬升速度DR等。航空器数据管理保存航空器数据，提供增加、编辑、修改航空器数据的工具，为其他功能模块提供读取航空器数据的接口。在空域使用仿真中要新增航空器类型，只需增加对应的航空器型号数据，无需修改软件代码。

(二)空域划设与管理

空域划设与管理提供空域划设工具和空域管理功能，作为用空检测与数据统计的基础。本发明实施例基于网格实现空域的划设与数据管理，以便于对空域的使用进行统计分析。在划设网格前，本发明实施例需要根据网格化方法生成一个局域的网格区域，如图3所示，需要给出区域左下角的经纬度坐标、网格化的步长、网格化的范围W和H。基于地球的球面特点，步长和范围都是要经纬度表示。程序以西南坐标为零点(lon₀，lat₀)，正北和正东为y方向和x方向，对区域进行网格化，并基于坐标对每个网格编号为(x，y)。在本发明实施例中，基于网格的空域划设通过选择和合并网格来实现。网格空域数据由构成空域的网格编码集、空域的类型、空域的低高度、空域的高高度、空域的名称等数据项。如图4所示，划设一个空域时，包括网格选择、网格合并、参数设置、数据保存等步骤。选择空域时，根据选中位置的经纬度坐标计算与零点的坐标差，基于网格化步长，可以计算网格坐标：

该网格坐标对应的网格西南和东北的经纬度坐标分别为(lon₀+x* step，lat₀+y*step)和(lon₀+x*step+step，lat₀+y*step+step)。

在本发明实施例中，合并网格时存在五种情况，如图5所示：

1)选择第一个网格时不存在原有数据，直接以西南开始的顺时针顶点序作为基础；

2)新选的网格与原空域有一边重叠，则在已有空域重叠边的顶点中，按照顺时针序插入新选网格的两个未重叠顶点；若新选网格与原空域有不连续的耳边重叠，可选重叠的一边，按照一边重叠处理；

3)新选网格与原空域有连续二边重叠时，将已有空域中重叠两边的交点替换为新选网格的唯一未重叠顶点

4)新选网格与原空域有三边重叠时，将已有空域中重叠三边的两个交点移除点序并按顺序加入新网格中的另两个顶点；

5)新选网格与原空域有四边重叠时，将已有空域中重叠的四个顶点移除点序。

参数设置，即设置当前规划的空域名，空域类型，空域低高，空域高高等。空域类型可以包括商业运输航空空域、通航空域、无人机空域、禁飞空域等。数据保存及将规划好的空域数据保存到文件或数据库。

(三)控制规则设置

控制规则就是设置在某些条件下，航空器或空域进行状态变化。如图6 所示，在数据组织上，一个仿真方案的控制规则集可以包括多个控制规则，每个控制规则由触发条件和规则响应队列组成；一个控制规则可包括多组响应，每组响应包括响应的对象和响应的参数。如图7所示，在本发明实施例中，控制规则包括基于时间、基于位置、基于距离三种触发规则；规则响应包括航空器响应和空域响应两类，航空器响应主要是新增/消除航空器、改变航空器飞行路径等，空域响应主要是激活或取消空域规划中划设的某个空域。

其中，基于时间的规则是指在仿真开始时间T之后触发响应，基于位置的控制规则是指在目标经过某经线或纬线时触发响应，基于距离的控制规则是指目标与其他目标或已存在的KY的距离达到阈值S时触发响应。新增航空器的响应参数主要包括航空器类型(对应航空器数据管理中的某个型号)、航空器编码(用于区分仿真对象)、航空器飞行路径、到达终点后的状态等；消除航空器的响应参数为已有航空器仿真对象的航空器编码；改变航空器飞行路径的响应参数主要包括航空器编码、新的飞行路径、到达终点后的状态(停止、盘旋和继续)等。激活空域和取消空域的响应参数都是空域名，与空域划设生成的空域的名称进行对应，都属于改变空域状态。

在本实施例中，控制规则设置的步骤为：

1)确定规则类型，若是时间规则进入步骤2)，若是位置规则进入步骤 3)，若是距离规则进入步骤4)；

2)设置规则激活的时间，已开始仿真时间为起点，完成后进入步骤5)；

3)确定要检测的目标名，设置位置检测为经度还是维度，设置规则激活的经纬度阈值，完成后进入步骤5)；

4)确定要检测的目标名，确定参考位置为目标还是空域，设置参考目标名或空域名，设置规则激活的距离阈值，完成后进入步骤5)；

5)在当前控制规则下新建相应项，确定相应的方式，新建航空器进入步骤6)，消除航空器进入步骤7)，改变航空器路径进入步骤8)，改变空域状态进入步骤9)；

6)设置航空器类型(对应航空器数据管理中的某个型号如J10)、航空器编码(用于区分仿真对象)、航空器飞行路径(经纬度点模式)、到达终点后的状态(盘旋、停止、继续)，完成后如需要新增响应，则重复步骤5)，否则进入步骤10)；

7)设置航空器编码，应与某个新增航空器的编码保持一致，完成后如需要新增相应，则重复步骤5)，否则进入步骤10)；

8)设置航空器编码，设置航空器飞行路径(经纬度点模式)及到达终点后的状态(盘旋、停止、继续)，完成后如需要新增相应，则重复步骤5)，否则进入步骤10)；

9)设置空域名称，设置空域新状态为激活或取消，完成后如需要新增响应，则重复步骤5)，否则进入步骤10)；

10)如需新增其他控制规则，重复步骤1)；设置完成则控制规则设置结束。

(四)航空器轨迹仿真

航空器轨迹仿真根据航空器状态和目标位置，仿真航空器运动轨迹。在本发明实施例中，如图8所示，航空器仿真规则包括获取当前航空器、更新航空器状态、更新航空器位置三个主要环节。航空器轨迹仿真一旦开始就会持续运行，直到仿真状态被设置为停止。获取当前航空器及获取当前有效的航空器仿真对象，主要来源于控制规则检测与响应中创建的航空器对象。被控制规则检测与响应功能移除的航空器对象，不再进行轨迹仿真和更新。获取航空器后要对航空器的位置进行检测，新增的航空器以预设飞行路径的起点为当前位置、路径的下一个点为飞行目标位置。

更新航空器状态的步骤如下：

1)判断航空器的当前位置有没有过目标点，过目标点则进行步骤2)，否则进性步骤5)；

2)判断航空器预设路径中是否存在下一个，有则进入步骤3)，否则进入步骤4)；

3)将下一个点设置为航空器飞行的目标点，进入步骤4)；

4)将目标点设置为空，进入步骤5)；

5)对目标的飞行高度进行检查，目标当前高度低于目标点高度则设置飞行状态为上升，高于目标点高度则设置为下降，等于目标点高度则设置为保持；目标点为空时设置为保持；检查完成后进入步骤6)；

6)对目标的航向进行检测，当前航向对准目标点时航向不变，否则根据位置关系设置为左转弯或右转弯，完成后进入步骤7)；

7)根据高度检查结果，上升/下降状态设置为航空器型号对应的典型爬升速度/下降速度，保持高度则爬升速度设为零，进入步骤8)；

8)对航空器的加速度进行设置：在目标点不为空时，若目标点是预设目标的最后一个位置点，则当预设终点状态为停止时，加速度置为对应负值；其他情况下，若当前速度小于航空器飞行型号典型速度则加速度置为正值，否则为零值。

更新航空器位置的步骤如下：

1)根据仿真时间周期t、航空器速度v及加速度a，计算航空器最终速度v_t＝v+a*t；若v_t大于航空器的典型飞行速度DV，则计算加速时间t_a＝(DV-v)/a；若v_t小于DV，则t_a＝t；航空器该周期仿真结束后的最终速度为v_T＝v+a*t_a。

2)根据步骤1)的结果，计算航空器在仿真周期内的位移距离：

s＝v*t+a*t²/2+v_T*(t-t_a)

3)根据步骤2的结果和飞行航向，计算航空器的新位置，对应以当前位置为原点，航向为方位，位移距离S为距离的极坐标位置；更新位置后将新位置作为航空器的当前位置、新速度作为航空器的当前速度，更新航空器的运动信息；

将航空器位置的改变以事件的方式通知给用空检测与数据统计功能，便于对航空器用空进行检查与统计。

(五)控制规则检测与响应

控制规则检测就是持续判断当前的状态是否满足控制规则设定的触发条件。在本发明实施例中，控制规则检测流程如图9所示，包括获取待检测规则、检测和通知响应三个部分。

获取待检测规则就是在每轮检测前，获取还没有触发的控制规则，并检测规则对应的目标是否存在。基于时间的规则默认目标存在、基于位置和距离的规则需要对应的单位已开始仿真或空域已激活。未触发且对应目标存在的规则，进入检测流程，主要步骤包括获取检测对象(时间、目标位置等)、计算比较参数(时间差、位置偏差、距离偏差等)、判断与控制规则的符合程度。符合触发条件的规则进入通知响应，将规则对应的响应列表添加到待响应的队列中，并将规则移除待触发列表。

本实施例中，控制规则检测基本步骤如下：

1)检测设置的所有控制规则，获取当前未触发的规则，若存在进入步骤2)；

2)从未触发规则中获取一项，若已全部检测一次，进入步骤9)；否则判断规则类型，若为时间规则进入步骤3)，基于位置进入步骤4)，基于距离进入步骤5)；

3)当前距离仿真开始时间已满足规则触发阈值，进入步骤6)，否则重复步骤2)；

4)检测目标不存在重复步骤2)，存在则获取当前目标的位置，若目标已满足设置的经度或位置阈值，进入步骤6)，否则重复步骤2)；

5)检测目标或参考目标不存在则重复步骤2)，存在则后期检测目标当前位置、参考目标或空域的当前位置，计算二者距离，若距离满足规则触发阈值则进入步骤6)，否则重复步骤2)；

6)获取规则下的所有响应，并进入待响应列表，将当前规则设置为已激活，若已完成当前所有规则的检测，则进入步骤7)，否则重复步骤2)；

7)若还有未激活的规则，则重复步骤1)，否则结束控制规则检测。

触发规则响应是指在运动控制规则触发后，根据预设的响应参数改变目标运动状态、改变KY状态等实际响应操作。如图10所示，触发规则响应主要包括获取未执行响应和执行响应两个部分。获取未执行响应，就从待响应队列中取出控制规则检测流程存入的响应参数。执行响应就是根据响应的类型，获取对应的参数，完成对象生成/参数设置，并将已执行响应移除待执行队列。新增航空器包括根据航空器类型参数生成航空对象、根据名称参数设置对象名称、根据航空器型号获取航空器性能参数、根据预设轨迹初始化航空器运动路径等。改变路径包括根据航空器名称获取航空器对象，将航空器当前位置以后的飞行路径更改为响应参数中的飞行路径。空域状态改变包括根据空域名称获取空域对象，根据状态参数改变空域的状态。

本实施例中，触发规则响应的基本步骤如下：

1)从待响应列表获取一个响应数据，判断响应类型，新增航空器进入步骤2)，取消航空器进入步骤3)，改变航空器路径进入步骤4)，改变空域状态进入步骤5)；

2)获取航空器的类型，并加载对应类型航空器的三维模型和航空器性能参数，生成航空器仿真对象，设置航空器的编码，设置航空器飞行轨迹和最终状态，将对象添加到航空器仿真对象集合中，进入步骤6)；

3)根据航空器编码找到航空器仿真对象，设置仿真对象状态为取消，将仿真对象移除航空器仿真对象集合，进入步骤6)；

4)根据航空器编码找到航空器仿真对象，获取航空器当前位置作为新路径的起始位置，将航空器飞行路径和最终状态改为新响应中的飞行路径和最终状态，进入步骤6)；

5)根据空域名称，获取划设的空域对象，根据响应参数改变空域状态，进入步骤6)；

6)若仿真过程未停止，则重复步骤1)；否则响应结束。

(六)用空检测与数据记录

用空检测是在航空器位置持续更新的情况下，检测航空器所处的网格，判断网格归属的空域，在每个周期形成一个航空器的用空记录，最终形成仿真过程中所有航空器的用空记录数据集Re。一条用空记录包括时间T、航空器A、航空器类型C、网格G、关联空域S、航空器坐标L、航空器高度H等数据。

如图11所示，每个检测记录周期中，检测统计线程对当前仿真中的所有航空器对象进行一次检测，有获取位置和记录空域两个主要过程，步骤包括：

1)获取一个位置已更新的航空器对象；如航空器状态变为停止，则不用空，进入步骤7)，否则进入步骤2)；

2)获取航空器的最新位置坐标，并根据网格编码规则映射为对应的网格编码，进入步骤3)；

3)根据航空器、时间、位置和网格编码，生成一条航空器使用空域的记录，进入步骤4)；

4)根据网格编码和各激活空域包含的网格集合，检测对应的空域，并判断航空器高度是否在空域的高度范围内；若空域存在则进入步骤5)，否则进入步骤6)；

5)将对应空域名添加到航空器使用空域的记录中，进入步骤6)；

6)持续以上步骤，直到当前周期所有更新位置的航空器已全部检测，进入步骤7)；

7)若仿真过程停止，则停止检测与记录过程；否则在下一个周期重复以上步骤。

(七)空域使用分析

空域使用分析支持从网格、航空器、空域三个角度进行分析。分析的基本步骤是抽取记录、统计数据和展示结果。

从网格角度，可分析使用过的网格占整个区域的比例，也可以统计不同航空器的用空时间。使用过的网格数为n，从记录集Re中抽取网格数的规则为：

n＝numberof(Set(G|r∈R_e))

其中Set表示集合内的数据不重复。使用网格占区域的比例为ρ＝n/N。

对单个网格g而言，不同航空器的数据抽取与数据统计步骤为：

1)从记录集中抽取网格为g的记录R＝(R_e|G＝g)；

2)从记录中获取使用过网格的航空器的集合R_A＝Set(A|r∈R)；

3)统计每个航空器的用空时间，航空器a的用空时间统计为：

4)绘制数据显示图，如图12所示，左侧为不同网格使用次数在区域网格中的显示示例，网格颜色区分被使用次数；右侧为同一网格被不同航空器使用的时间甘特图示例，标识不同航空器的进出时间和使用时长。

从航空器角度，一方面是航空器使用网格的时间分布，另一方面是航空器使用空域的时间分布。统计的一般步骤为：

1)从记录集中抽取航空器a的记录R_a＝(R_e|A＝a)；

2)统计每个对每个网格的用空时间，网格：

3)从记录中获取使用过网格对应的空域集合R_s＝Set(S|r∈R_a)；

4)统计航空器对每个空域的连续用空时间，若时间不连续，则分时间段进行攻击，对空域s∈R_s一个时间段的统计为：

5)绘制数据显示图，如图13所示，左侧为航空器网格使用的区域显示，用网格颜色衡量用空时间，右侧为航空器对空域用空甘特图，标识了航空器进出每个空域的时间和用空时长。

从空域角度，一方面是使用非规划空域的比例，另一方面是不同空域使用率的比较。使用规划外网格的记录从记录集Re中抽取网格数的规则为：

n＝numberof(r|r∈R_e，S＝NULL)

令总记录数据为N，则使用非规划空域的比例为ρ_n＝n/N，比例越高则当前规划空域满足用空需求的概率越低。分析不同空域使用率的一般步骤为：

1)从记录中抽取空域a对应的数据集合R_a＝(r|r∈R_e，A＝a)；

2)从集合中统计使用网格的数量n_a＝numberof(Set(G|r∈R_a))；

3)获取空域a的总网格数N_a，计算空域a的使用率ρ_n＝n_a/N_a

4)重复以上步骤直到所有空域使用都计算结束；

绘制数据显示图，如图14所示，对比不同空域的使用率；使用率越高，规划越有效。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，包括：

航空器数据管理模块，用于维护航空器类型和基本性能参数，为航空器轨迹仿真提供支持；

空域划设与管理模块，用于基于网格实现空域的划设与数据管理，提供空域划设工具和空域管理功能，作为用空检测与数据统计的基础；

控制规则设置模块，用于建立空域使用过程仿真的基本逻辑，实现设置在设定的条件下使航空器或空域进行相应的状态变化；

航空器轨迹仿真模块，用于根据航空器状态和目标位置，仿真航空器运动轨迹；

控制规则检测与响应模块，用于持续检测控制规则，并对触发的规则进行响应实现，包括控制规则检测模块和触发规则响应模块，控制规则检测模块用于持续判断当前的状态是否满足控制规则设定的触发条件，触发规则响应模块用于在控制规则触发后，根据预设的响应参数改变目标状态；

用空检测与数据记录模块，用于持续性检测航空器位置与空域的关系，并对用空数据进行统计分析，包括用空检测模块与数据记录模块，用空检测模块用于在航空器位置持续更新的情况下，检测航空器所处的网格，判断网格归属的空域；数据记录模块用于在每个周期形成一个航空器的用空记录，形成仿真过程中所有航空器的用空记录数据集Re；

空域使用分析模块，用于从网格和/或航空器和/或空域角度进行分析。

2.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述航空器数据管理模块包括存储模块、工具模块、接口模块；存储模块用于管理保存航空器数据，工具模块用于提供增加、编辑、修改航空器数据的工具，接口模块提供读取航空器数据的接口。

3.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述空域划设与管理模块包括区域网格化模块、划设网格空域模块；所述区域网格化模块，用于根据网格化方法生成一个局域的网格区域；所述划设网格空域模块，通过网格选择与合并、参数设置、数据保存来实现。

4.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，在控制规则设置模块中每个所述控制规则由触发条件和规则响应队列组成，一个控制规则包括多组响应，每组响应包括响应的对象和响应的参数。

5.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述航空器轨迹仿真模块包括当前航空器获取模块、航空器状态更新模块、航空器位置更新模块、航空器位置检测模块和通知模块；所述当前航空器获取模块，用于获取当前航空器及获取当前有效的航空器仿真对象，所述当前航空器及获取当前有效的航空器仿真对象均来源于控制规则检测与响应模块中创建的航空器对象；并且获取航空器后通过航空器位置检测模块对航空器的位置进行检测，新增的航空器以预设飞行路径的起点为当前位置、路径的下一个点为飞行目标位置；将航空器位置的改变以事件的方式通过通知模块通知给用空检测与数据记录模块；所述航空器状态更新模块用于更新航空器的状态，所述航空器位置更新模块用于更新航空器的位置。

6.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述控制规则检测模块，包括获取待检测规则模块、检测模块和通知响应模块；所述获取待检测规则模块，用于在每轮检测前获取还没有触发的控制规则，并检测规则对应的目标是否存在；基于时间的规则默认目标存在、基于位置和距离的规则需要对应的单位已开始仿真或空域已激活；

所述检测模块，用于检测处理未触发且对应目标存在的规则，所述检测处理包括获取检测对象、计算比较参数和判断与控制规则的符合程度；所述检测对象包括时间、目标位置；所述比较参数包括时间差、位置偏差、距离偏差；

所述通知响应模块，用于将触发条件的规则对应的响应列表添加到待响应的队列中，并将规则移除待触发列表。

7.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述触发规则响应模块包括获取未执行响应模块和执行响应模块；所述获取未执行响应模块，用于从待响应队列中取出控制规则检测流程存入的响应参数；所述执行响应模块用于根据响应的类型，获取对应的参数，完成对象生成/参数设置，并将已执行响应移除待执行队列；新增航空器包括根据航空器类型参数生成航空对象、根据名称参数设置对象名称、根据航空器型号获取航空器性能参数、根据预设轨迹初始化航空器运动路径；改变路径包括根据航空器名称获取航空器对象，将航空器当前位置以后的飞行路径更改为响应参数中的飞行路径；空域状态改变包括根据空域名称获取空域对象，根据状态参数改变空域的状态。

8.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述用空检测与数据记录模块记录的用空记录包括时间T、航空器A、航空器类型C、网格G、关联空域S、航空器坐标L和航空器高度H；并且，在每个检测记录周期中，所述用空检测与数据记录模块通过检测统计线程对当前仿真中的所有航空器对象进行检测，用于获取位置和记录空域，执行如下步骤：

S61，获取一个位置已更新的航空器对象；如航空器状态变为停止，则不认为使用空域资源，进入步骤S67，否则进入步骤S62；

S62，获取航空器的最新位置坐标，并根据网格编码规则映射为对应的网格编码，进入步骤S63；

S63，根据航空器、时间、位置和网格编码，生成一条航空器使用空域的记录，进入步骤S64；

S64，根据网格编码和各激活空域包含的网格集合，检测对应的空域，并判断航空器高度是否在空域的高度范围内；若空域存在则进入步骤S65，否则进入步骤S66；

S65，将对应空域名添加到航空器使用空域的记录中，进入步骤S66)；

S66，持续以上步骤，直到当前周期所有更新位置的航空器已全部检测，进入步骤S67)；

S67，若仿真过程停止，则停止检测与记录过程；否则在下一个周期重复以上步骤。

9.根据权利要求1所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述空域使用分析模块，包括：

从网格角度，分析使用过的网格占整个区域的比例和统计不同航空器的用空时间；使用过的网格数为n，从记录数据集Re中抽取网格数的规则为：

n＝numberof(Set(G|r∈R_e))

其中Set表示集合内的数据不重复，使用网格占区域的比例为ρ＝n/N，G表示所有用空记录中的使用过的网格的集合，r表示记录数据集中的一条用空记录，numberof()表示对记录集中被使用的网格的数量统计；

对单个网格g而言，不同航空器的数据抽取与数据统计步骤为：

S71，从记录数据集Re中抽取网格为g的记录R＝(R_e|G＝g)；

S72，从记录数据集Re中获取使用过网格的航空器的集合R_A＝Set(A|r∈R)，A表示记录中对应的航空器编码，R表示记录集Re中使用网格为网格g的记录的集合；R_A表示记录数据集Re中用空为g的所有航空编码的不重复集合；

S73，统计每个航空器的用空时间，航空器a的用空时间统计为：

intime表示航空器a进入该网格的时间，outtime表示航空器离开该网格的时间，T表示航空器a使用空域网格g的所有记录数据对应的记录时间戳的集合；

S74，基于抽取统计后的数据绘制数据显示图；

和/或，

从航空器角度，分析统计航空器使用网格的时间分布和航空器使用空域的时间分布，分析统计的步骤为：

S771，从记录数据集Re中抽取航空器a的用空记录R_a＝(R_e|A＝a)；

S772，统计航空器a对每个网格的用空时间，对网格g：

S773，从航空器a的用空记录R_a中获取使用过网格对应的空域集合R_s＝Set(S|r∈R_a)；S表示航空器a用空记录中使用的所有空域网格的编码集合；

S774，统计航空器对每个空域的连续用空时间，若时间不连续，则分时间段进行攻击，对空域s∈R_s一个时间段的统计为：

S775，基于分析统计后的数据绘制数据显示图；

和/或，

从空域角度，分析使用非规划空域的比例和不同空域使用率的比较；使用规划外网格的记录从记录集Re中抽取网格数的规则为：

n＝numberof(r|r∈R_e，S＝NULL)

令总记录数据为N，则使用非规划空域的比例为ρ_n＝n/N，比例越高则当前规划空域满足用空需求的概率越低；分析不同空域使用率的步骤为：

S7771，从记录中抽取空域a对应的数据集合R_a＝(r|r∈R_e，A＝a)；

S7772，从集合中统计使用网格的数量n_a＝numberof(Set(G|r∈R_a))；

S7773，获取空域a的总网格数N_a，计算空域a的使用率ρ_n＝n_a/N_a

S7774，重复以上步骤直到所有空域使用都计算结束；

S7775，基于分析统计后的数据绘制数据显示图。

10.根据权利要求3所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述区域网格化模块生成的网格区域包括：以西南坐标为零点(lon₀，lat₀)，正北和正东为y方向和x方向，对区域进行网格化，并基于坐标对每个网格编号为(x，y)，给出生成的区域的经纬度坐标、网格化的步长、网格化的范围W和H，步长和范围都用经纬度表示；

所述划设网格空域模块，通过网格选择与合并、参数设置、数据保存来实现；

所述划设网格空域模块在网格选择时，包括：根据选中位置的经纬度坐标计算与零点(lon₀，lat₀)的坐标差，基于网格化步长，计算网格坐标：

该网格坐标对应的网格西南和东北的经纬度坐标分别为(lon₀+x*step，lat₀+y*step)和(lon₀+x*step+step，lat₀+y*step+step)；

所述划设网格空域模块在网格合并时，存在如下情况：1)若选择第一个网格时不存在原有数据，则直接以西南开始的顺时针顶点序作为基础；2)若新选的网格与原空域有一边重叠，则在已有空域重叠边的顶点中，按照顺时针序插入新选网格的两个未重叠顶点；若新选的网格与原空域有不连续的耳边重叠，则选重叠的一边，按照一边重叠处理；3)若新选的网格与原空域有连续二边重叠时，将已有空域中重叠两边的交点替换为新选网格的唯一未重叠顶点；4)若新选网格与原空域有三边重叠时，将已有空域中重叠三边的两个交点移除点序并按顺序加入新网格中的另两个顶点；5)若新选网格与原空域有四边重叠时，将已有空域中重叠的四个顶点移除点序；

所述划设网格空域模块在参数设置时，设置当前规划的空域名、空域类型、空域最低高度和空域最高高度；空域类型包括商业运输航空空域、通航空域、无人机空域和禁飞空域；

所述划设网格空域模块在数据保存时，将规划好的空域数据保存到文件或数据库中。

11.根据权利要求4所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述控制规则包括基于时间的触发控制规则、基于位置的触发控制规则和基于距离的触发控制规则；所述规则响应包括航空器响应和空域响应两类，所述航空器响应包括用于新增/消除航空器、改变航空器飞行路径，所述空域响应包括用于激活或取消空域规划中划设的某个空域。

12.根据权利要求4所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述基于时间的触发控制规则是在以仿真开始时间为起始的设置的时间T之后触发响应，基于位置的触发控制规则是在目标经过某经线或纬线时触发响应，基于距离的触发控制规则是指目标与其他目标或已存在的空域的距离达到阈值S时触发响应；并且，新增航空器的响应参数包括航空器类型、航空器编码、航空器飞行路径和到达终点后的状态；消除航空器的响应参数为已有航空器仿真对象的航空器编码；改变航空器飞行路径的响应参数包括航空器编码、新的飞行路径、到达终点后的状态；激活空域和取消空域的响应参数都是空域名，与空域划设生成的空域的名称进行对应。

13.根据权利要求5所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，

所述航空器状态更新模块在运行时，执行步骤如下：

S51，判断航空器的当前位置有没有过目标点，过目标点则进行步骤S52，否则进行步骤S55；

S52，判断航空器预设路径中是否存在下一个，有则进入步骤S53，否则进入步骤S54；

S53，将下一个点设置为航空器飞行的目标点，进入步骤S54；

S54，将目标点设置为空，进入步骤S55；

S55，对目标的飞行高度进行检查，目标当前高度低于目标点高度则设置飞行状态为上升，高于目标点高度则设置为下降，等于目标点高度则设置为保持；目标点为空时设置为保持；检查完成后进入步骤S56；

S56，对目标的航向进行检测，当前航向对准目标点时航向不变，否则根据位置关系设置为左转弯或右转弯，完成后进入步骤S57；

S57，根据高度检查结果，上升/下降状态设置为航空器型号对应的典型爬升速度/下降速度，保持高度则爬升速度设为零，进入步骤S58；

S58，对航空器的加速度进行设置：在目标点不为空时，若目标点是预设目标的最后一个位置点，则当预设终点状态为停止时，加速度置为对应负值；其他情况下，若当前速度小于航空器飞行型号典型速度则加速度置为正值，否则为零值。

14.根据权利要求5所述的一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟系统，其特征在于，所述航空器位置更新模块在运行时，执行步骤如下：

S551，根据仿真时间周期t、航空器速度v及加速度a，计算航空器最终速度v_t＝v+a*t；若v_t大于航空器的典型飞行速度DV，则计算加速时间t_a＝(DV-v)/a；若v_t小于DV，则t_a＝t；航空器该周期仿真结束后的最终速度为v_T＝v+a*t_a；

S552，根据步骤S551的结果，计算航空器在仿真周期内的位移距离：

s＝v*t+a*t²/2+v_T*(t-t_a)

S553，根据步骤S552的结果和飞行航向，计算航空器的新位置，对应以当前位置为原点，航向为方位，位移距离S为距离的极坐标位置；更新位置后将新位置作为航空器的当前位置、新速度作为航空器的当前速度，更新航空器的运动信息。

15.一种采用规则控制的空域使用过程仿真模拟方法，其特征在于，包括步骤：

S1，航空器数据管理，维护航空器类型和基本性能参数，为航空器轨迹仿真提供支持；

S2，空域划设与管理，基于网格实现空域的划设与数据管理，提供空域划设工具和空域管理功能，作为用空检测与数据统计的基础；

S4，航空器轨迹仿真，根据航空器状态和目标位置，仿真航空器运动轨迹；

S3，控制规则设置，实现设置在设定的条件下使航空器或空域进行相应的状态变化；

S5，控制规则检测与响应，包括控制规则检测和触发规则响应，控制规则检测用于持续判断当前的状态是否满足控制规则设定的触发条件，触发规则响应在控制规则触发后，根据预设的响应参数改变目标状态；

S6，用空检测与数据记录，在航空器位置持续更新的情况下，检测航空器所处的网格，判断网格归属的空域；数据记录模块用于在每个周期形成一个航空器的用空记录，最终形成仿真过程中所有航空器的用空记录数据集Re；

S7，空域使用分析，用于从网格和/或航空器和/或空域角度进行分析。

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