CN114610078A - 一种无人机空中航路冲突预警方法及系统 - Google Patents

一种无人机空中航路冲突预警方法及系统 Download PDF

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CN114610078A
CN114610078A CN202210512079.0A CN202210512079A CN114610078A CN 114610078 A CN114610078 A CN 114610078A CN 202210512079 A CN202210512079 A CN 202210512079A CN 114610078 A CN114610078 A CN 114610078A
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft

Abstract

本发明涉及无人机航路控制技术领域，公开了一种无人机空中航路冲突预警方法及系统，该预警方法，包括以下步骤：S1，建立空中态势：获取本机及ADS‑B设备接收到的其他飞机的状态信息；S2，进行初步冲突判断：对每架其他飞机进行实时冲突预测与冲突时间段计算，并根据计算结果决定进入步骤S3还是步骤S4；S3，进行二次冲突判断：判断本机飞行到下个转弯点后，是否有冲突飞机；若是，则进入步骤S4；S4，生成规避策略：改变本机高度，实现冲突规避。本发明解决了现有技术存在的不能对冲突时间段进行准确预测、不能简便准确地生成规避策略等问题。

Description

一种无人机空中航路冲突预警方法及系统
技术领域
本发明涉及无人机航路控制技术领域，具体是一种无人机空中航路冲突预警方法及系统。
背景技术
随着无人机技术的日益发展，无人机数量迅速增加，尤其是大型工业级无人机产业的发展，与未来无人机飞行空域的进一步开放，无人机与有人机的飞行空域可能存在交集，所以空中航路冲突预警功能显得尤为重要。
在传统空中防撞技术领域，一般都是通过在飞机上加装TCAS（Traffic CollisionAvoidance，空中交通防撞系统）来实现空中航路冲突探测与告警。但目前的TCAS系统的探测距离较近，监测的目标飞机数量有限，而且对于现有的大型无人机，一般都不会配备专门的TCAS系统。所以，目前在无人机飞行管理上，急需一种针对大型无人机的准确且高效的空中航路冲突预警技术方案。
在现有技术中，一类是通过提前与空管单位进行协调，通过特定的航路规划来避开与其他飞机的冲突威胁，这类方法对于无人机飞行空域限制较大且不具备实时航路冲突预测与规避的能力；一类是利用了无人机搭载的二次雷达或ADS-B设备进行了无人机感知与冲突探测，但这类方法只完成了冲突飞机的筛选，未对冲突时间段进行预测，也没有充分考虑无人机基于固定航点进行自动飞行的特性，完成对空中航路冲突更准确的预测，并且这类方法生成的规避策略较为复杂，不易于无人机飞行员的准确执行。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种无人机空中航路冲突预警方法及系统，解决现有技术存在的不能对冲突时间段进行准确预测、不能简便准确地生成规避策略等问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种无人机空中航路冲突预警方法，包括以下步骤：
S1，建立空中态势：获取本机及ADS-B设备接收到的其他飞机的状态信息；
S2，进行初步冲突判断：对每架其他飞机进行实时冲突预测与冲突时间段计算，并根据计算结果决定进入步骤S3还是步骤S4；
S3，进行二次冲突判断：判断本机飞行到下个转弯点后，是否有冲突飞机；若是，则进入步骤S4；
S4，生成规避策略：改变本机高度，实现冲突规避。
作为一种优选的技术方案，步骤S1包括以下步骤：
S11，预先设定本机的冲突保护区域大小，以R为水平距离间隔，以L为垂直距离间隔,当其他飞机与本机的水平距离间隔≤R或垂直距离间隔≤L时，则认为该飞机进入了本机的冲突保护区域；设定本机冲突保护时间T；
S12，从无人机遥测数据中提取出本机和ADS-B设备接收到的其他飞机状态信息；
S13，建立东-北-天坐标系，以东向为X轴正向，以北向为Y轴正向，以天向为Z轴正向，以本机位置（Xa，Ya，Za）为坐标原点（0,0,0），去除空中地面状态为地面状态的飞机后，计算出各其他飞机的三维坐标（Xb，Yb，Zb）。
作为一种优选的技术方案，步骤S12中，从无人机遥测数据中提取的状态信息包括：精度、纬度、气压高度、东向速度、北向速度、天向速度和/或空中地面状态。
作为一种优选的技术方案，步骤S2包括以下步骤：
S21，在X轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 882504DEST_PATH_IMAGE001
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 977499DEST_PATH_IMAGE002
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 99039DEST_PATH_IMAGE004
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE005
且
Figure 688414DEST_PATH_IMAGE006
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
如果
Figure 844589DEST_PATH_IMAGE008
且
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 110485DEST_PATH_IMAGE010
；
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE011
且
Figure 188163DEST_PATH_IMAGE012
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
如果
Figure 96076DEST_PATH_IMAGE014
且
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 575599DEST_PATH_IMAGE016
；
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE017
且
Figure 543555DEST_PATH_IMAGE018
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 357796DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示在X轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 69400DEST_PATH_IMAGE022
表示在X轴上预测冲突时间段的终止时刻；
S22，在Y轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 403429DEST_PATH_IMAGE024
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 11128DEST_PATH_IMAGE026
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE027
且
Figure 594556DEST_PATH_IMAGE028
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE029
；
如果
Figure 578693DEST_PATH_IMAGE030
且
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 298387DEST_PATH_IMAGE032
；
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE033
且
Figure 824790DEST_PATH_IMAGE034
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE035
；
如果
Figure 895514DEST_PATH_IMAGE036
且
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 417763DEST_PATH_IMAGE038
；
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE039
且
Figure 257543DEST_PATH_IMAGE040
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE041
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 207044DEST_PATH_IMAGE042
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示在Y轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 765064DEST_PATH_IMAGE044
表示在Y轴上预测冲突时间段的终止时刻；
S23，在Z轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 825424DEST_PATH_IMAGE046
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 237820DEST_PATH_IMAGE048
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE049
且
Figure 154960DEST_PATH_IMAGE050
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE051
；
如果
Figure 403539DEST_PATH_IMAGE052
且
Figure DEST_PATH_IMAGE053
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 798748DEST_PATH_IMAGE054
；
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE055
且
Figure 81962DEST_PATH_IMAGE056
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE057
；
如果
Figure 904425DEST_PATH_IMAGE058
且
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 640299DEST_PATH_IMAGE060
；
如果
Figure DEST_PATH_IMAGE061
且
Figure 58774DEST_PATH_IMAGE062
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure DEST_PATH_IMAGE063
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 727652DEST_PATH_IMAGE064
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE065
表示在Z轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 189858DEST_PATH_IMAGE066
表示表示在Z轴上预测冲突时间段的终止时刻；
S24，计算总的冲突时间段
Figure DEST_PATH_IMAGE067
：
Figure 944187DEST_PATH_IMAGE068
；若
Figure DEST_PATH_IMAGE069
不为空集且
Figure 150040DEST_PATH_IMAGE070
，且
Figure DEST_PATH_IMAGE071
；
则该飞机为冲突飞机，且冲突时间段为
Figure 673426DEST_PATH_IMAGE072
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE073
表示预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 572111DEST_PATH_IMAGE074
表示预测冲突时间段的终止时刻；
S25，通过本机航路规划和实时飞行状态，得出本机飞行到下个转弯点的待飞时间t，判断t与t1的关系；
S26，根据步骤S24及步骤S25结果决定进入步骤S3还是步骤S4：
若无冲突，或在有冲突的情况下满足
Figure DEST_PATH_IMAGE075
，则进入步骤S3；若有冲突，且
Figure 531846DEST_PATH_IMAGE075
不成立，则进入步骤S4。
作为一种优选的技术方案，步骤S3中，对每架其他飞机在本机到达下个转弯点后进行冲突预测与冲突时间段计算；若有冲突飞机，则进入步骤S4。
作为一种优选的技术方案，步骤S4中，通过改变本机天向速度的方式来改变本机高度。
作为一种优选的技术方案，步骤S4中，通过改变本机天向速度改变飞行状态，若能规避冲突，则将规避策略定为该飞行状态；若不能规避冲突，则继续改变本机天向速度，直到找到能够完成冲突规避的规避策略。
作为一种优选的技术方案，步骤S4中，继续改变本机天向速度的方法包括：改变爬升速度、改变下降速度。
作为一种优选的技术方案，步骤S4中，继续改变本机天向速度的方法包括：设置两档爬升速度、两档下降速度用以继续改变本机天向速度。
一种无人机空中航路冲突预警系统，基于所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，包括：
空中态势建立模块：用以获取本机及ADS-B设备接收到的其他飞机的状态信息；
初步冲突判断模块：用以对每架其他飞机进行实时冲突预测与冲突时间段计算，并根据计算结果决定进入步骤S3还是步骤S4；
二次冲突判断模块：用以判断本机飞行到下个转弯点后，是否有冲突飞机；若是，则进入步骤S4；
规避策略生成模块：用以改变本机高度，实现冲突规避；
其中，空中态势建立模块、初步冲突判断模块、规避策略生成模块依次电相连，初步冲突判断模块还通过二次冲突判断模块与规避策略生成模块电相连。
本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：
（1）本发明基于遥测中ADS-B信息与本机信息完成了空中航路冲突预警，计算过程全部在地面（指挥控制站）实现，不占用机上计算资源，并且能够给出冲突时间段的预测值，方便无人机操作人员更好的掌握冲突发生时间并合理做出反应。
（2）本发明基于无人机固定航点进行自动飞行的特性，考虑了本机转弯对航路冲突预测的影响，冲突预测中代入了下一个转弯情况进行计算，使无人机空中航路冲突预警更加准确。
（3）本发明基于改变本机垂直高度与天向速度的方式，给出了一种简单合理的冲突规避策略，易于飞行员去执行冲突规避的操作。
附图说明
图1为本发明所述一种无人机空中航路冲突预警方法的步骤示意图；
图2为本发明所述一种无人机空中航路冲突预警系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中所述一种无人机空中航路冲突预警方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1至图3所示，一种无人机空中航路冲突预警方法，步骤如下：
步骤一，预先设定本机的圆柱体冲突保护区域大小，以R为水平距离间隔，以L为垂直距离间隔；设定本机冲突保护时间T（如发生冲突的时间大于T，则忽略此冲突）。
步骤二，从无人机遥测数据中，根据遥测协议提取出本机和ADS-B设备接收到的其他飞机状态信息，包括各飞机的：精度、纬度、气压高度、东向速度、北向速度、天向速度、空中地面状态等。
步骤三，以本机位置为坐标原点（Xa，Ya，Za）=（0,0,0），建立东-北-天坐标系，在筛选并去除空中地面状态为地面状态的飞机后，计算出在该坐标系下各其他飞机的三维坐标（Xb，Yb，Zb）。
步骤四，对每架其他飞机进行冲突预测与冲突时间段计算：
a.在X轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 806970DEST_PATH_IMAGE001
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 450441DEST_PATH_IMAGE076
；其中，
Figure 785607DEST_PATH_IMAGE003
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE077
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；
b.在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure 983370DEST_PATH_IMAGE078
且
Figure 62185DEST_PATH_IMAGE079
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 29004DEST_PATH_IMAGE007
；
如果
Figure 800650DEST_PATH_IMAGE008
且
Figure 751289DEST_PATH_IMAGE009
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 633794DEST_PATH_IMAGE010
；
如果
Figure 455120DEST_PATH_IMAGE011
且
Figure 397668DEST_PATH_IMAGE012
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 835603DEST_PATH_IMAGE013
；
如果
Figure 472864DEST_PATH_IMAGE014
且
Figure 945434DEST_PATH_IMAGE015
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 58883DEST_PATH_IMAGE016
；
如果
Figure 984114DEST_PATH_IMAGE017
且
Figure 677263DEST_PATH_IMAGE018
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 738760DEST_PATH_IMAGE019
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 23111DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 904479DEST_PATH_IMAGE021
表示在X轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 932478DEST_PATH_IMAGE022
表示在X轴上预测冲突时间段的终止时刻；
c.类似于步骤四中a、b计算过程，在Y轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 114061DEST_PATH_IMAGE080
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 303734DEST_PATH_IMAGE081
；其中，
Figure 672398DEST_PATH_IMAGE082
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 238509DEST_PATH_IMAGE083
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure 540177DEST_PATH_IMAGE027
且
Figure 618860DEST_PATH_IMAGE028
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 5979DEST_PATH_IMAGE029
；
如果
Figure 375781DEST_PATH_IMAGE030
且
Figure 266376DEST_PATH_IMAGE031
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 532273DEST_PATH_IMAGE032
；
如果
Figure 141109DEST_PATH_IMAGE033
且
Figure 314601DEST_PATH_IMAGE034
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 794124DEST_PATH_IMAGE035
；
如果
Figure 762080DEST_PATH_IMAGE036
且
Figure 858212DEST_PATH_IMAGE037
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 38657DEST_PATH_IMAGE038
；
如果
Figure 903845DEST_PATH_IMAGE039
且
Figure 42703DEST_PATH_IMAGE040
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 845705DEST_PATH_IMAGE041
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 95420DEST_PATH_IMAGE042
；
其中，
Figure 80694DEST_PATH_IMAGE043
表示在Y轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 859294DEST_PATH_IMAGE044
表示在Y轴上预测冲突时间段的终止时刻；
d.类似于步骤四中a、b计算过程，在Z轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 930018DEST_PATH_IMAGE045
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 983425DEST_PATH_IMAGE046
；其中，
Figure 823205DEST_PATH_IMAGE047
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 772706DEST_PATH_IMAGE084
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure 65147DEST_PATH_IMAGE049
且
Figure 922245DEST_PATH_IMAGE050
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 85373DEST_PATH_IMAGE051
；
如果
Figure 736934DEST_PATH_IMAGE052
且
Figure 782251DEST_PATH_IMAGE053
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 177460DEST_PATH_IMAGE054
；
如果
Figure 444362DEST_PATH_IMAGE055
且
Figure 532404DEST_PATH_IMAGE056
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 799437DEST_PATH_IMAGE057
；
如果
Figure 467179DEST_PATH_IMAGE058
且
Figure 870478DEST_PATH_IMAGE059
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 129421DEST_PATH_IMAGE060
；
如果
Figure 352592DEST_PATH_IMAGE061
且
Figure 89604DEST_PATH_IMAGE062
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 612989DEST_PATH_IMAGE063
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 42834DEST_PATH_IMAGE064
；
其中，
Figure 487722DEST_PATH_IMAGE065
表示在Z轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 28424DEST_PATH_IMAGE066
表示表示在Z轴上预测冲突时间段的终止时刻；
e.计算总的冲突时间段：令
Figure 671895DEST_PATH_IMAGE068
，如
Figure 223706DEST_PATH_IMAGE085
不为空集，且
Figure 952627DEST_PATH_IMAGE086
，且XY轴平面上的冲突区域位于半径为R的圆内，即满足：
Figure 31442DEST_PATH_IMAGE071
；则该飞机为冲突飞机，此时如且冲突时间段为
Figure 529419DEST_PATH_IMAGE087
；其中，
Figure 504329DEST_PATH_IMAGE073
表示预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 720546DEST_PATH_IMAGE074
表示预测冲突时间段的终止时刻。
步骤五，根据无人机基于固定航点进行自动飞行的特性，通过本机航路规划和实时飞行状态，容易得出本机飞行到下个转弯点的待飞时间t。如
Figure 603052DEST_PATH_IMAGE088
，说明在发生预测的冲突前，本机已经改变了航向，原预测结果将不予置信。
当
Figure 424377DEST_PATH_IMAGE075
或通过步骤四计算后无冲突飞机，则将本机达到转弯点后的位置、航向、速度，以及t时间后其他飞机保持当前飞行状态后的预计位置，代入步骤二中，替换本机实时的状态，重复上述步骤二到步骤四的计算过程。如通过计算结果能够确定出冲突飞机和冲突时间
Figure 366925DEST_PATH_IMAGE089
,则冲突发生在转弯后，此时令
Figure 804860DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 694319DEST_PATH_IMAGE091
，可以得出考虑了本机转弯情况下的预测冲突时间段
Figure 166888DEST_PATH_IMAGE092
；其中，t3表示转弯后预测冲突时间段的起始时刻，t4表示转弯后预测冲突时间段的终止时刻。
步骤六，生成规避策略：通过改变本机高度，具体为通过改变本机天向速度的方式来快速实现冲突规避。先依据本机自身的性能，预先设定好两个档位的爬升速度（正常爬升速度，快速爬升速度）和下降速度（正常下降速度，快速下降升速度）。
在需要进行冲突规避时，合理的选择规避策略。具体为：将先平飞状态下的天向速度（此时天向速度为0 m/s），以及当前位置或下个转弯点位置（如果步骤五中判断冲突发生在转弯前，则使用当前位置；如果步骤五中判断冲突发生在转弯后，则使用下个转弯点位置）代入步骤二中，替换本机实时的状态，重复上述步骤二到步骤五的计算过程，根据计算结果，如带入以上参数计算后不再有冲突飞机，则将规避策略定为改平飞；如无法规避冲突，则依次将正常下降、正常爬升、快速下降、快速爬升代入步骤二到步骤五的计算过程，直到找到能够完成冲突规避的规避策略。
步骤七，冲突告警与规避策略显示：在无人机指挥控制站飞行员操控界面内，向飞行员给出冲突飞机位置、航向、速度、航班号等信息，并且给出发生冲突时间与规避策略显示。
本发明基于遥测中ADS-B信息与本机信息完成了空中航路冲突预警，计算过程全部在地面（指挥控制站）实现，不占用机上计算资源，并且能够给出冲突时间段的预测值，方便无人机操作人员更好的掌握冲突发生时间并合理做出反应。
本发明基于无人机固定航点进行自动飞行的特性，考虑了本机转弯对航路冲突预测的影响，冲突预测中代入了下一个转弯情况进行计算，使无人机空中航路冲突预警更加准确。
本发明基于改变本机垂直高度与天向速度的方式，给出了一种简单合理的冲突规避策略，易于飞行员去执行冲突规避的操作。
如上所述，可较好地实现本发明。
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。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，建立空中态势：获取本机及ADS-B设备接收到的其他飞机的状态信息；
S2，进行初步冲突判断：对每架其他飞机进行实时冲突预测与冲突时间段计算，并根据计算结果决定进入步骤S3还是步骤S4；
S3，进行二次冲突判断：判断本机飞行到下个转弯点后，是否有冲突飞机；若是，则进入步骤S4；
S4，生成规避策略：改变本机高度，实现冲突规避。
2.根据权利要求1所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：
S11，预先设定本机的冲突保护区域大小，以R为水平距离间隔，以L为垂直距离间隔,当其他飞机与本机的水平距离间隔≤R或垂直距离间隔≤L时，则认为该飞机进入了本机的冲突保护区域；设定本机冲突保护时间T；
S12，从无人机遥测数据中提取出本机和ADS-B设备接收到的其他飞机状态信息；
S13，建立东-北-天坐标系，以东向为X轴正向，以北向为Y轴正向，以天向为Z轴正向，以本机位置（Xa，Ya，Za）为坐标原点（0,0,0），去除空中地面状态为地面状态的飞机后，计算出各其他飞机的三维坐标（Xb，Yb，Zb）。
3.根据权利要求2所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S12中，从无人机遥测数据中提取的状态信息包括：精度、纬度、气压高度、东向速度、北向速度、天向速度和/或空中地面状态。
4.根据权利要求2或3所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
S21，在X轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 547416DEST_PATH_IMAGE001
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 880439DEST_PATH_IMAGE002
；其中，
Figure 805670DEST_PATH_IMAGE003
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 29978DEST_PATH_IMAGE004
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure 825895DEST_PATH_IMAGE005
且
Figure 110246DEST_PATH_IMAGE006
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 257194DEST_PATH_IMAGE007
；
如果
Figure 754034DEST_PATH_IMAGE008
且
Figure 935617DEST_PATH_IMAGE009
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 390869DEST_PATH_IMAGE010
；
如果
Figure 290692DEST_PATH_IMAGE011
且
Figure 325644DEST_PATH_IMAGE012
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 361733DEST_PATH_IMAGE013
；
如果
Figure 987887DEST_PATH_IMAGE014
且
Figure 827535DEST_PATH_IMAGE015
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 197337DEST_PATH_IMAGE016
；
如果
Figure 353512DEST_PATH_IMAGE017
且
Figure 150566DEST_PATH_IMAGE018
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 228244DEST_PATH_IMAGE019
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 136157DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 146838DEST_PATH_IMAGE021
表示在X轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 583636DEST_PATH_IMAGE022
表示在X轴上预测冲突时间段的终止时刻；
S22，在Y轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 679768DEST_PATH_IMAGE023
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 391372DEST_PATH_IMAGE024
；其中，
Figure 522139DEST_PATH_IMAGE025
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 129838DEST_PATH_IMAGE026
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure 447687DEST_PATH_IMAGE027
且
Figure 962982DEST_PATH_IMAGE028
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 176618DEST_PATH_IMAGE029
；
如果
Figure 486377DEST_PATH_IMAGE030
且
Figure 291522DEST_PATH_IMAGE031
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 344929DEST_PATH_IMAGE032
；
如果
Figure 653550DEST_PATH_IMAGE033
且
Figure 134210DEST_PATH_IMAGE034
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 692230DEST_PATH_IMAGE035
；
如果
Figure 752590DEST_PATH_IMAGE036
且
Figure 712456DEST_PATH_IMAGE037
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 364017DEST_PATH_IMAGE038
；
如果
Figure 143754DEST_PATH_IMAGE039
且
Figure 7805DEST_PATH_IMAGE040
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 822177DEST_PATH_IMAGE041
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 644640DEST_PATH_IMAGE042
；
其中，
Figure 629782DEST_PATH_IMAGE043
表示在Y轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 828682DEST_PATH_IMAGE044
表示在Y轴上预测冲突时间段的终止时刻；
S23，在Z轴方向上计算出：本机与其他飞机的距离差：
Figure 497561DEST_PATH_IMAGE045
，以及，本机与其他飞机的速度差
Figure 959767DEST_PATH_IMAGE046
；其中，
Figure 714096DEST_PATH_IMAGE047
表示本机在X轴方向上的速度矢量，
Figure 716687DEST_PATH_IMAGE048
表示其他飞机在X轴方向上的速度矢量；然后，在X轴上进行冲突判断与冲突时间计算：
如果
Figure 708914DEST_PATH_IMAGE049
且
Figure 873179DEST_PATH_IMAGE050
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 114804DEST_PATH_IMAGE051
；
如果
Figure 655507DEST_PATH_IMAGE052
且
Figure 502240DEST_PATH_IMAGE053
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 102986DEST_PATH_IMAGE054
；
如果
Figure 566328DEST_PATH_IMAGE055
且
Figure 130296DEST_PATH_IMAGE056
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 362694DEST_PATH_IMAGE057
；
如果
Figure 134341DEST_PATH_IMAGE058
且
Figure 553821DEST_PATH_IMAGE059
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 436327DEST_PATH_IMAGE060
；
如果
Figure 788810DEST_PATH_IMAGE061
且
Figure 731359DEST_PATH_IMAGE062
，表示：有冲突，且预测冲突时间段为
Figure 638135DEST_PATH_IMAGE063
；
如果为以上之外其他情况，表示：无冲突，此时
Figure 324331DEST_PATH_IMAGE064
；
其中，
Figure 531321DEST_PATH_IMAGE065
表示在Z轴上预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 113613DEST_PATH_IMAGE066
表示表示在Z轴上预测冲突时间段的终止时刻；
S24，计算总的冲突时间段
Figure 38843DEST_PATH_IMAGE067
：
Figure 263151DEST_PATH_IMAGE068
；若
Figure 308336DEST_PATH_IMAGE069
不为空集且
Figure 327108DEST_PATH_IMAGE070
，且
Figure 739635DEST_PATH_IMAGE071
；
则该飞机为冲突飞机，且冲突时间段为
Figure 236475DEST_PATH_IMAGE072
；其中，
Figure 418058DEST_PATH_IMAGE073
表示预测冲突时间段的起始时刻，
Figure 873310DEST_PATH_IMAGE074
表示预测冲突时间段的终止时刻；
S25，通过本机航路规划和实时飞行状态，得出本机飞行到下个转弯点的待飞时间t，判断t与t1的关系；
S26，根据步骤S24及步骤S25结果决定进入步骤S3还是步骤S4：
若无冲突，或在有冲突的情况下满足
Figure 507554DEST_PATH_IMAGE075
，则进入步骤S3；若有冲突，且
Figure 542506DEST_PATH_IMAGE075
不成立，则进入步骤S4。
5.根据权利要求4所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S3中，对每架其他飞机在本机到达下个转弯点后进行冲突预测与冲突时间段计算；若有冲突飞机，则进入步骤S4。
6.根据权利要求5所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S4中，通过改变本机天向速度的方式来改变本机高度。
7.根据权利要求6所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S4中，通过改变本机天向速度改变飞行状态，若能规避冲突，则将规避策略定为该飞行状态；若不能规避冲突，则继续改变本机天向速度，直到找到能够完成冲突规避的规避策略。
8.根据权利要求7所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S4中，继续改变本机天向速度的方法包括：改变爬升速度、改变下降速度。
9.根据权利要求8所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，其特征在于，步骤S4中，继续改变本机天向速度的方法包括：设置两档爬升速度、两档下降速度用以继续改变本机天向速度。
10.一种无人机空中航路冲突预警系统，其特征在于，基于权利要求1至9任一项所述的一种无人机空中航路冲突预警方法，包括：
空中态势建立模块：用以获取本机及ADS-B设备接收到的其他飞机的状态信息；
初步冲突判断模块：用以对每架其他飞机进行实时冲突预测与冲突时间段计算，并根据计算结果决定进入步骤S3还是步骤S4；
二次冲突判断模块：用以判断本机飞行到下个转弯点后，是否有冲突飞机；若是，则进入步骤S4；
规避策略生成模块：用以改变本机高度，实现冲突规避；
其中，空中态势建立模块、初步冲突判断模块、规避策略生成模块依次电相连，初步冲突判断模块还通过二次冲突判断模块与规避策略生成模块电相连。
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Pledgee: China Minsheng Banking Corp Chengdu branch

Pledgor: SICHUAN TENGDUN TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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