CN114840917B - 灭火飞机安全约束边界构建方法及系统 - Google Patents

灭火飞机安全约束边界构建方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及灭火飞机技术领域，特别涉及一种灭火飞机安全约束边界构建方法及系统，其中，方法包括：获取至少一个参考灭火场景的历史统计数据，并从历史统计数据中提取影响灭火飞机飞行安全的多个关键风险因子；基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型；将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至综合安全约束边界模型中，得到目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据综合安全约束边界控制目标灭火飞机在安全作业范围内作业。由此，该方法可以提升灭火飞机的控制可靠性，有效保证灭火飞机的飞行安全。

Description

灭火飞机安全约束边界构建方法及系统
技术领域
本申请涉及灭火飞机技术领域，特别涉及一种灭火飞机安全约束边界构建方法及系统。
背景技术
近年来，随着气候持续变暖，高温热浪、干旱天气频发，据不完全统计，全球范围内每年森林火灾平均发生22万次以上。其中，森林火灾具有发展速度快、蔓延空间大、影响范围大等特点，常规的消防手段(如人工扑打灭火、消防水车灭火、风力灭火机灭火、以土灭火等)难以有效遏制，极易发展为超级林火，造成极其严重的人员伤亡、财产损失和环境破坏。
相较于常规的消防手段，森林航空消防具有地形受限度低、运载容量大、机动性强等优势，是一种有效的灭火方式，且灭火飞机已经广泛应用于森林火灾扑救，取得了显著的经济价值。由于森林航空灭火作业主体和作业方式的特殊性，因此，飞行安全是实际应用中需要首要考虑的问题。
相关技术中，森林消防主要根据林火安全区理论确保消防员的安全。然而，森林航空消防的安全依然缺乏有效保障，例如，飞行员在作业时，对于飞行和作业安全的评估大多依靠主观经验，缺乏理论依据，同时缺乏可供遵循的安全操作规范。同时，森林火灾环境复杂，危险因素众多，导致灭火飞机的飞行安全常常受到多方面的影响，是安全科学、航空、林业、消防等领域的多学科研究方向。
发明内容
本申请提供一种灭火飞机安全约束边界构建方法及系统，可以提升灭火飞机的控制可靠性，有效保证灭火飞机的飞行安全。
本申请第一方面实施例提供一种灭火飞机安全约束边界构建方法，包括以下步骤：获取至少一个参考灭火场景的历史统计数据，并从所述历史统计数据中提取影响灭火飞机飞行安全的多个关键风险因子；基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型；将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至所述综合安全约束边界模型中，得到所述目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据所述综合安全约束边界控制所述目标灭火飞机在安全作业范围内作业。
进一步地，所述基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，包括：获取所述各个关键风险因子对应的飞行技术参数；利用预设策略建立所述飞行技术参数与关键风险因子之间的函数关系；根据所述函数关系和灭火飞机的耐受极限计算所述各个关键风险因子对应的安全约束边界，并基于所述空间分布模型和所述安全约束边界构建所述各个关键风险因子的安全约束边界模型。
进一步地，所述基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型，包括：根据所述各个关键风险因子对应的安全约束边界模型计算各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值；将所述各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值满足所述目标约束条件的临界值作为所述综合安全约束边界，并基于所述综合安全约束边界构建所述综合安全约束边界模型。
进一步地，所述飞行技术参数的临界值包括飞行高度临界值和飞行速度临界值，所述目标约束条件为：
Figure BDA0003596600280000021
其中，H为飞行高度，V为飞行速度，Hi为第i个关键风险因子对应的飞行高度临界值，Vi为第i个关键风险因子对应的飞行速度临界值。
可选地，所述火场环境参数可以包括林火强度参数；所述飞机参数可以包括飞机型号、升力系数、阻力系数、热辐射耐受极限和温度耐受极限中的一种或多种参数；所述关键风险因子可以包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度和火场一氧化碳浓度中的一个或多个。
本申请第二方面实施例提供一种灭火飞机安全约束边界计算分析系统，包括：获取模块，用于目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数；构建模块，用于基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型；计算分析模块，用于将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至所述综合安全约束边界模型中，得到所述目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据所述综合安全约束边界控制所述目标灭火飞机在安全作业范围内作业。
进一步地，所述构建模块进一步用于：获取所述各个关键风险因子对应的飞行技术参数；利用预设策略建立所述飞行技术参数与关键风险因子之间的函数关系；根据所述函数关系和灭火飞机的耐受极限计算所述各个关键风险因子对应的安全约束边界，并基于所述空间分布模型和所述安全约束边界构建所述各个关键风险因子的安全约束边界模型。
进一步地，所述构建模块进一步用于：根据所述各个关键风险因子对应的安全约束边界模型计算各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值；将所述各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值满足所述目标约束条件的临界值作为所述综合安全约束边界，并基于所述综合安全约束边界构建所述综合安全约束边界模型。
进一步地，所述飞行技术参数的临界值包括飞行高度临界值和飞行速度临界值，所述目标约束条件为：
Figure BDA0003596600280000031
其中，H为飞行高度，V为飞行速度，Hi为第i个关键风险因子对应的飞行高度临界值，Vi为第i个关键风险因子对应的飞行速度临界值。
可选地，所述火场环境参数可以包括林火强度参数；所述飞机参数可以包括飞机型号、升力系数、阻力系数、热辐射耐受极限和温度耐受极限中的一种或多种参数；所述关键风险因子可以包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度和火场一氧化碳浓度中的一个或多个。
由此，本申请至少具有如下有益效果：
可将火场环境关键风险因子的分布模型转化为对应的飞机技术参数边界，例如：飞行速度、飞行高度、攻角等，实现风险的量化；并对于不同的火场环境关键风险因子，其对应的飞机技术参数具有可比性和可操作性，便于实现综合评价；评估结果可为灭火飞机飞行安全技术规范的制定以及场景驱动的智能化飞行安全辅助决策协同架构的建立提供科学支撑，从而保证灭火飞机的飞行安全。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的灭火飞机安全约束边界构建方法的流程示意图；
图2为根据本申请实施例提供的灭火飞机安全约束边界构建方法流程示意图；
图3为根据本申请实施例提供的火场环境关键风险因子安全约束边界通用构建方法流程图；
图4为根据本申请实施例提供的灭火飞机安全约束边界计算分析系统的示例图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
相关技术中，对航空安全和森林火灾进行了风险辨识与评估研究，定性分析了各个风险因子的作用机理，同时建立了相应的森林火场风险因子分布模型，例如，火场温度、火焰羽流引起的上升气流、能见度分布模型等。
然而，风险因子中的大多数通常是不可比较的，无法直接进行综合评估；且大部分风险因子是不可操控的，例如，没有直接的方法来改变火场温度或控制上升气流。因此，即使已经确定了火场环境关键风险因子的分布模型，也不能提出有效的安全措施。
为此，本申请实施例提出了一种灭火飞机安全约束边界构建方法及系统，主要用于量化火场环境关键风险因子，提供具有可比性和可操作性的技术指标，并解决以下技术问题：
①提取森林火灾火场环境风险因子，确定影响灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子，形成影响灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子集；
②提出灭火飞机飞行安全约束边界通用构建方法，采用此方法，可将火场环境关键风险因子的分布模型转化为对应的飞机技术参数边界(如：飞行速度、飞行高度、攻角等)，实现风险的量化；
③提出灭火飞机综合安全约束边界构建方法，基于上述方法确定的不同火场环境关键风险因子对应的飞机技术参数，实现灭火飞机飞行安全综合安全约束边界的解算。
下面将参考附图描述本申请实施例的灭火飞机安全约束边界构建方法、及系统，具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种灭火飞机安全约束边界构建方法的流程示意图。
如图1所示，该灭火飞机安全约束边界构建方法包括以下步骤：
在步骤S101中，获取至少一个参考灭火场景的历史统计数据，并从历史统计数据中提取影响灭火飞机飞行安全的多个关键风险因子。
其中，火场环境参数可以包括林火强度参数；飞机参数可以包括飞机型号、升力系数、阻力系数、热辐射耐受极限和温度耐受极限中的一种或多种参数；关键风险因子可以包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度和火场一氧化碳浓度中的一个或多个。
可以理解的是，本申请实施例可以基于历史统计数据、专家咨询等方法，提取影响灭火飞机飞行安全的关键风险因子。
具体而言，如图2所示，本申请实施例的构建方法包括：火场环境风险因子辨识和火场环境关键风险因子提取，具体地：
火场环境风险因子辨识可以包括：根据森林火灾典型任务场景和森林航空灭火事故案例，梳理其中的风险点，确定影响灭火飞机飞行安全的风险因素。
在风险因子辨识的基础上，本申请实施例可以根据多种方式确定影响灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子，形成影响灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子集。例如，本申请实施例可以结合专家打分法(德尔菲法)确定关键风险因子。
以德尔菲法为例，依据德尔菲法形成的灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子集如表1所示，包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度、火场一氧化碳浓度等。需要说明的是，该风险因子集可以根据实际情况随时扩充，对此不作具体限定。结合已有研究成果，即可确定各火场环境关键风险因子的空间分布模型。其中，表1为灭火飞机飞行安全火场环境风险因子集。
表1
火场环境风险因子
风力风向
坡度坡向
火场热辐射
火场温度
火场空气密度
火场上升气流
特殊火行为
火场氧气浓度
火场一氧化碳浓度
…
在步骤S102中，基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型。
其中，空间分布模型可以为物理模型或经验模型等。
可以理解的是，如图2所示，本申请实施例可以依据火场环境关键风险因子安全约束边界通用构建方法，构建每一种火场环境关键风险因子的安全约束边界模型，并根据构建的火场环境关键风险因子安全约束边界模型，构建灭火飞机飞行安全综合安全约束边界模型。
在本申请实施例中，基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，包括：获取各个关键风险因子对应的飞行技术参数；利用预设策略建立飞行技术参数与关键风险因子之间的函数关系；根据函数关系和灭火飞机的耐受极限计算各个关键风险因子对应的安全约束边界，并基于空间分布模型和安全约束边界构建各个关键风险因子的安全约束边界模型。
其中，预设策略可以包括机器学习、理论推导、经验拟合等方法；飞行技术参数可以包括飞行高度、飞行速度、攻角等参数。
具体而言，由于上述各火场环境关键风险因子的空间分布模型之间具有不可比较和不可操控的特性，无法给出具有实际意义的指导意见，因此需要将火场环境关键风险因子的空间分布模型转化为可量化、可操作、可比较的飞行技术参数，例如飞行高度、飞行速度、攻角等。
也就是说，火场环境关键风险因子即为森林火灾中的灾害要素或危险性指标，飞行器和飞行员即为承灾载体。灭火飞机在森林火场上空执行作业时，灾害要素作用于承灾载体，承灾载体有一定的承灾能力，当灾害要素的作用强度超过承灾载体的耐受极限(通常包含一定裕度)，即为不安全的状态，可能导致灾难性后果。
因此，本申请实施例在火场环境关键风险因子的安全约束边界模型构建中，提出了一种火场环境关键风险因子安全约束边界通用构建方法，如图3所示，基于系统安全理论模型，构建各个火场环境风险因子对应的安全约束边界模型，进一步地，计算确定各个火场环境风险因子对应的安全约束边界，以避免灭火飞机在执行作业中处于不安全状态。具体方法如下：
对于第i个风险因子，相应的危险要素强度是Xi，承载载体的耐受极限是Ci，二者关系为：
Xi≤Ci
其中，危险要素强度Xi与环境、飞机参数、作业模式等多方面指标有关，其中包含飞行高度hi和飞行速度vi。对于灭火飞机，从安全角度，当飞行速度vi低于一定下限时，会导致飞机失速；当飞行高度hi低于一定下限时，飞机受到火灾烟气或高温的影响超越自身的耐受极限而发生危险。因此，其具有如下函数形式：
Xi＝fi(hi,vi,…)
由此得到安全约束边界模型：
fi(hi,vi,…)≤Ci
其中，模型函数fi和可能基于经验、实验等数据资料，或者针对灾害要素作用机理，通过物质、能量等相关基础研究来获取。极限判据Ci来自于灭火飞机的安全性能参数。根据安全准则约束模型理论上就可以反解出单一危险要素约束下的安全约束条件，例如：
Figure BDA0003596600280000061
其中，Hi和Vi分别是第i个火场环境风险因子对应的飞行高度和飞行速度的下边界。
通过上述方法，即可得到灭火飞机飞行安全火场环境风险因子集中各个风险因子对应的安全约束边界模型。
在本申请实施例中，基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型，包括：根据各个关键风险因子对应的安全约束边界模型计算各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值；将各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值满足目标约束条件的临界值作为综合安全约束边界，并基于综合安全约束边界构建综合安全约束边界模型。
其中，飞行技术参数的临界值包括飞行高度临界值和飞行速度临界值。
具体而言，灭火飞机飞行安全综合安全约束边界模型构建方法，即综合考虑各个关键风险因子对应的具有可比性的飞行技术参数，根据最不利工况原则，取多重危险要素共同影响下的最严格约束，即Hi和Vi的最大值作为森林消防飞机的安全约束边界，其中，
Figure BDA0003596600280000062
其中，H为飞行高度，V为飞行速度，Hi为第i个关键风险因子对应的飞行高度临界值，Vi为第i个关键风险因子对应的飞行速度临界值，i为正整数。由此即可实现灭火飞机飞行安全综合安全约束边界模型的构建。
在步骤S103中，将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至综合安全约束边界模型中，得到目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据综合安全约束边界控制目标灭火飞机在安全作业范围内作业。
可以理解的是，如图2所示，本申请实施例可以基于灭火飞机飞行安全综合安全约束边界模型，实现灭火飞机飞行安全综合安全约束边界的解算，输出具有可操作性的保证灭火飞机飞行作业安全的飞行技术参数，例如飞行高度、飞行速度、攻角等。
综上，本申请实施例的灭火飞机安全约束边界构建方法，相比较相关技术，至少具有如下优点：
①充分考虑了影响灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子，形成了影响灭火飞机飞行安全的火场环境关键风险因子集；
②提出灭火飞机飞行安全约束边界通用构建方法，采用此方法，可将火场环境关键风险因子的分布模型转化为对应的飞机技术参数边界(如：飞行速度、飞行高度、攻角等)，实现风险的量化；此外，该方法具备良好的一般性和可扩展性，可以为灭火飞机安全约束边界的分析规划提供标准化基础和通用性平台；
③提出灭火飞机飞行安全综合安全约束边界构建方法，可根据实际需求派生形成灭火飞机多准则综合安全约束边界；
④可以为灭火飞机飞行安全技术规范的制定以及场景驱动的智能化飞行安全辅助决策协同架构的建立提供科学支撑。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的灭火飞机安全约束边界计算分析系统。
图4是本申请实施例的灭火飞机安全约束边界计算分析系统的方框示意图。
如图4所示，该灭火飞机安全约束边界计算分析系统10包括：获取模块100、构建模块200和计算分析模块300。
其中，获取模块100用于目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数；构建模块200用于基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型；计算分析模块300用于将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至综合安全约束边界模型中，得到目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据综合安全约束边界控制目标灭火飞机在安全作业范围内作业。
在本申请实施例中，构建模块200进一步用于：获取各个关键风险因子对应的飞行技术参数；利用预设策略建立飞行技术参数与关键风险因子之间的函数关系；根据函数关系和灭火飞机的耐受极限计算各个关键风险因子对应的安全约束边界，并基于空间分布模型和安全约束边界构建各个关键风险因子的安全约束边界模型。
在本申请实施例中，构建模块200进一步用于：根据各个关键风险因子对应的安全约束边界模型计算各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值；将各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值满足目标约束条件的临界值作为综合安全约束边界，并基于综合安全约束边界构建综合安全约束边界模型。
在本申请实施例中，飞行技术参数的临界值包括飞行高度临界值和飞行速度临界值，目标约束条件为：
Figure BDA0003596600280000081
其中，H为飞行高度，V为飞行速度，Hi为第i个关键风险因子对应的飞行高度临界值，Vi为第i个关键风险因子对应的飞行速度临界值。
在本申请实施例中，火场环境参数可以包括林火强度参数；飞机参数可以包括飞机型号、升力系数、阻力系数、热辐射耐受极限和温度耐受极限中的一种或多种参数；关键风险因子可以包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度和火场一氧化碳浓度中的一个或多个。
需要说明的是，前述对灭火飞机安全约束边界构建方法实施例的解释说明也适用于该实施例的灭火飞机安全约束边界计算分析系统，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的灭火飞机安全约束边界计算分析系统，可将火场环境关键风险因子的分布模型转化为对应的飞机技术参数边界，例如：飞行速度、飞行高度、攻角等，实现风险的量化；并对于不同的火场环境关键风险因子，其对应的飞机技术参数具有可比性和可操作性，便于实现综合评价；评估结果可为灭火飞机飞行安全技术规范的制定以及场景驱动的智能化飞行安全辅助决策协同架构的建立提供科学支撑，从而保证灭火飞机的飞行安全。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

Claims (10)

1.一种灭火飞机安全约束边界构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取至少一个参考灭火场景的历史统计数据，并从所述历史统计数据中提取影响灭火飞机飞行安全的多个关键风险因子；
基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型；
将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至所述综合安全约束边界模型中，得到所述目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据所述综合安全约束边界控制所述目标灭火飞机在安全作业范围内作业；
所述基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型，包括：
对于第i个风险因子，相应的危险要素强度是Xi，承载载体的耐受极限是Ci，二者关系为：
Xi≤Ci
其中，危险要素强度Xi根据环境、飞机参数、作业模式方面指标确定，具有如下函数形式：
Xi＝fi(hi,vi,…)
由此得到安全约束边界模型：
fi(hi,vi,…)≤Ci
其中，模型函数fi和可能基于经验、实验数据资料，或者针对灾害要素作用机理，通过物质、能量相关基础研究来获取；Ci来自于灭火飞机的安全性能参数，并根据安全准则约束模型反解出单一危险要素约束下的安全约束条件，其中，
Figure FDA0003882953130000011
其中，Hi和Vi分别是第i个火场环境风险因子对应的飞行高度和飞行速度的下边界。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，包括：
获取所述各个关键风险因子对应的飞行技术参数；
利用预设策略建立所述飞行技术参数与关键风险因子之间的函数关系；
根据所述函数关系和灭火飞机的耐受极限计算所述各个关键风险因子对应的安全约束边界，并基于所述空间分布模型和所述安全约束边界构建所述各个关键风险因子的安全约束边界模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型，包括：
根据所述各个关键风险因子对应的安全约束边界模型计算各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值；
将所述各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值满足所述目标约束条件的临界值作为所述综合安全约束边界，并基于所述综合安全约束边界构建所述综合安全约束边界模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述飞行技术参数的临界值包括飞行高度临界值和飞行速度临界值，所述目标约束条件为：
Figure FDA0003882953130000021
其中，H为飞行高度，V为飞行速度，Hi为第i个关键风险因子对应的飞行高度临界值，Vi为第i个关键风险因子对应的飞行速度临界值。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，其中，
所述火场环境参数包括林火强度参数；
所述飞机参数包括飞机型号、升力系数、阻力系数、热辐射耐受极限和温度耐受极限中的一种或多种参数；
所述关键风险因子包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度和火场一氧化碳浓度中的一个或多个。
6.一种灭火飞机安全约束边界计算分析系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数；
构建模块，用于基于各个关键风险因子的空间分布模型构建各个关键风险因子的安全约束边界模型，并基于各个关键风险因子对应的安全约束边界模型和目标约束条件，构建综合安全约束边界模型；
计算分析模块，用于将目标灭火场景的火场环境参数和目标灭火飞机的飞机参数输入至所述综合安全约束边界模型中，得到所述目标灭火飞机的综合安全约束边界，根据所述综合安全约束边界控制所述目标灭火飞机在安全作业范围内作业；
所述构建模块用于：
对于第i个风险因子，相应的危险要素强度是Xi，承载载体的耐受极限是Ci，二者关系为：
Xi≤Ci
其中，危险要素强度Xi根据环境、飞机参数、作业模式方面指标确定，具有如下函数形式：
Xi＝fi(hi,vi,…)
由此得到安全约束边界模型：
fi(hi,vi,…)≤Ci
其中，模型函数fi和可能基于经验、实验数据资料，或者针对灾害要素作用机理，通过物质、能量相关基础研究来获取；Ci来自于灭火飞机的安全性能参数，并根据安全准则约束模型反解出单一危险要素约束下的安全约束条件，其中，
Figure FDA0003882953130000031
其中，Hi和Vi分别是第i个火场环境风险因子对应的飞行高度和飞行速度的下边界。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述构建模块进一步用于：
获取所述各个关键风险因子对应的飞行技术参数；
利用预设策略建立所述飞行技术参数与关键风险因子之间的函数关系；
根据所述函数关系和灭火飞机的耐受极限计算所述各个关键风险因子对应的安全约束边界，并基于所述空间分布模型和所述安全约束边界构建所述各个关键风险因子的安全约束边界模型。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述构建模块进一步用于：
根据所述各个关键风险因子对应的安全约束边界模型计算各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值；
将所述各个关键风险因子对应飞行技术参数的临界值满足所述目标约束条件的临界值作为所述综合安全约束边界，并基于所述综合安全约束边界构建所述综合安全约束边界模型。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述飞行技术参数的临界值包括飞行高度临界值和飞行速度临界值，所述目标约束条件为：
Figure FDA0003882953130000032
其中，H为飞行高度，V为飞行速度，Hi为第i个关键风险因子对应的飞行高度临界值，Vi为第i个关键风险因子对应的飞行速度临界值。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的系统，其特征在于，其中，
所述火场环境参数包括林火强度参数；
所述飞机参数包括飞机型号、升力系数、阻力系数、热辐射耐受极限和温度耐受极限中的一种或多种参数；
所述关键风险因子包括风力风向、坡度坡向、火场热辐射、火场温度、火场空气密度、火场上升气流、特殊火行为、火场氧气浓度和火场一氧化碳浓度中的一个或多个。
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