CN117746692A - 一种基于容量包络线的机场模块化调整方法 - Google Patents

一种基于容量包络线的机场模块化调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无人机交通安全技术领域，提出一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，包括步骤：输入无人机机场的参数；根据无人机起降能力的情况，构建无人机机场的总容量包络线；所述总容量包络线为由直角坐标系中原点、最大不平衡降落点、最大吞吐量点、自由降落临界点和最大不平衡起飞点构成的闭环线，或者构成的闭环线中还包括自由起飞临界点；将无人机起降架次需求投入总容量包络线；根据样本所在位置，基于总容量包络线对模块化无人机机场进行调整。本发明基于机场构型构建机场容量包络线，根据无人机起飞和降落的架次数据，改变模块化无人机机场的起降结构，使得无人机能够高效执行任务，减少了碰撞风险、延误运行的问题。

Description

一种基于容量包络线的机场模块化调整方法
技术领域
本发明涉及无人机交通安全技术领域，特别涉及一种基于容量包络线的机场模块化调整方法。
背景技术
目前在城市空域飞行的无人机其容流瓶颈多集中在起降进离场阶段。虽然已有学者针对无人机机场进行设计，但其旨在适应和服务特定的无人机产品，仅允许无人机进行单次单架起降，不满足城市空中交通场景下物流无人机大容量、高吞吐的使用需求，这严重制约了小型货运无人机的发展进程。公开号为CN116151590B的专利公开了一种对城市空中交通的模块化无人机机场规划方法，能够满足物流无人机大容量、高吞吐量的使用需求，支持多条航线中多架无人机同时起降，对无人机起降进行快速调整，并且还支持公共航线流量动态调整，以适应不同的吞吐容量需求。
但是该专利针对空中交通流量变化而对机场模块进行调整的内容中，其输入条件为在流量增加时减少无人机降落所需时间，对无人机的运行参数带来了很大的挑战，并不适用于所有的无人机。
发明内容
本发明的目的在于从无人机实际运行角度出发，针对无人机起降的需求架次对机场的模块化结构进行调整，提供一种基于容量包络线的机场模块化调整方法。
为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：
一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，包括以下步骤：
步骤1，输入无人机机场的参数；
步骤2，根据无人机起降能力的情况，构建无人机机场的总容量包络线；所述总容量包络线为由直角坐标系中原点、最大不平衡降落点、最大吞吐量点、自由降落临界点和最大不平衡起飞点构成的闭环线，或者构成的闭环线中还包括自由起飞临界点；
步骤3，将无人机起降架次需求投入总容量包络线；
步骤4，根据样本所在位置，基于总容量包络线对模块化无人机机场进行调整。
所述步骤1中，无人机机场的参数包括预起飞的无人机数量Nready、停机坪数量Npark、起飞通道数量Ndep、降落通道数量Napr、起飞所需时间tdep、降落所需时间tapr、地面周转时间Tground和观测运行时间twindow。
所述步骤2中，无人机起降能力的情况包括起飞能力和降落能力均衡、降落能力大于起飞能力、降落能力小于起飞能力三种情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于机场构型构建机场容量包络线，根据无人机起飞和降落的架次数据，改变模块化无人机机场的起降结构，使得无人机能够高效执行任务，减少了碰撞风险、延误运行的问题，使机场能够根据实际起降需求动态调整机场结构，提高了模块化无人机机场的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明实施例机场容量包络线示意图；
图3为本发明实施例机场拥有48个停机坪且无人机起飞能和降落能力均衡时的容量包络线示意图；
图4为本发明实施例机场拥有48个停机坪且无人机降落能力大于起飞能力时的容量包络线示意图；
图5为本发明实施例机场拥有48个停机坪且无人机降落能力小于起飞能力时的容量包络线示意图；
图6为本发明实施例确定的安全总容量包络线示意图；
图7为本发明实施例将表1的无人机起降需求投入直角坐标系的总容量包络线示意图；
图8为本发明实施例步骤4-1对应的总容量包络线示意图；
图9为本发明实施例步骤4-3对应的总容量包络线示意图；
图10为本发明实施例步骤4-5对应的总容量包络线示意图；
图11为本发明实施例步骤4-6对应的总容量包络线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，术语“相连”、“连接”等可以是元件之间直接相连，也可以是经由其他元件的间接相连。
实施例：
如图2所示，无人机机场的容量包络线定义了一组可被机场支持降落和起飞的无人机运行架次，在假设条件下，无人机以该起降组合架次运行。将起降架次投入直角坐标系中，构成的容量包络线的主要特点和基本组成如下：
（1）可行起降域（顺次连接点O、A、C、E、D、B、O形成的闭合区域）：可行的垂直起降操作方案被表示为包络边界上或包络界内的整数有序对。随着基础设施（停机坪、起飞通道和降落通道）增加、无人机运行参数时间减少或增加预起飞的无人机数量，以及其他因素，可行起降域将在体积上扩大。
（2）不平衡起降段（线段OAC和线段OBD）：x轴统计只接受无人机降落数量统计而不进行相应的起飞数量统计，线段OBD表示的是不平衡降落段，最为极端的不平衡降落点为B点，其落在x轴截距点处最大化。类似地，y轴统计只接受无人机起飞数量统计而不进行相应的降落数量统计，线段OAC表示的是不平衡起飞段，最为极端的不平衡起飞点为A点，其落在y轴截距点处最大化。不平衡降落、不平衡起飞的最大数量分别线性依赖于垂直起降机场可用的停机坪数量和预起飞的无人机数量。
（3）自由起降段（线段CE和线段ED）：自由降落段（线段CE）是指在维持无人机起飞数量不变的情况下机场可支持的无人机降落数量能够发生变化。类似地，自由起飞段（线段ED）是指在维持无人机降落数量不变的情况下机场可支持的无人机起飞数量能够发生变化。自由降落、自由起飞的无人机数量取决于预起飞的无人机数量、停机坪数量、地面周转时间、降落所需时间和起飞所需时间等参数。
（4）最大吞吐量点（E点）：最大吞吐量点表示了机场最大吞吐量潜力，以降落和起飞的无人机数量总和表示。如果起飞所需时间或地面周转时间长，最大吞吐量点将偏向无人机降落数量比起飞数量多；在相反的条件下，最大吞吐量点将偏向无人机起飞数量比降落数量多。如果起飞通道数量和降落通道数量相等，起飞所需时间和降落所需时间也大致相等，则最大降落数量与最大起飞数量相等，表明完成降落的无人机可以转换为执行起飞的无人机。
（5）剪切域：虽然传统机场容量包络线的定义特征是起飞数量总是降落数量的单调递减函数，但垂直起降机场的容量包络线的x轴和y轴截距可能分别低于最大降落和最大起飞的无人机数量。这是因为无人机机场与传统民航机场不同，小型或中等大小的无人机起降场不太可能具有足够的停机坪来匹配起飞通道和降落通道可以支持的起飞和降落无人机数量。在容量包络线中线段AC上方的剪切域具有无人机高起飞数量和低降落数量的特性，而线段BD下方的剪切域具有无人机高降落数量和低起飞数量的特性。
对容量包络线的影响因素包括初始时刻机场停机坪上预起飞的无人机数量（即停机坪上现存的无人机数量）、停机坪数量、降落通道数量、起飞通道数量、地面周转时间、完成起飞所需时间和完成降落所需时间。其中需要说明的是，由于在任意时刻预起飞的无人机数量为一随机变量，有着较大的随机性，因此在后续的实施例中仅考虑停机坪数量、降落通道数量、起飞通道数量三个机场基础设施数量，以及地面周转时间、完成起飞所需时间和完成降落所需时间三个无人机运行参数，共计六个变量。将机场预起飞的无人机数量纳入某一构型机场的组成方式，进而本方案的对象仅针对该构型的无人机机场，如确定预起飞的无人机数量为x时的构型机场。
在机场基础设施数量和无人机运行参数固定的情况下，无人机机场的容量包络线会受到在观测运行时间的起始时刻、预起飞的无人机数量影响。该构型机场的总容量包络线由Npark+1组容量包络线的并集构成，其中Npark为停机坪数量。
本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，包括以下步骤：
步骤1，输入无人机机场的参数。
无人机机场的参数包括：预起飞的无人机数量Nready、停机坪数量Npark、起飞通道数量Ndep、降落通道数量Napr、起飞所需时间tdep、降落所需时间tapr、地面周转时间Tground和观测运行时间twindow。观测运行时间twindow（也指单位时间）一般以一个自然日、月、季度或年为单位。
步骤2，根据无人机起降能力的情况，构建无人机机场的总容量包络线。
无人机起降能力包括起飞能力和降落能力均衡、降落能力大于起飞能力、降落能力小于起飞能力这三种情况。
（一）无人机起飞能力和降落能力均衡的情况：
即：。
某一构型机场的总容量包络线由Nready+1条组成（0≤Nready≤Npark），以Nready=0为例构建预起飞的无人机数量为0时的容量包络线，可参见图2，首先确认各关键节点的坐标：
最大不平衡降落点（B点）坐标：（Npark-Nready,0）；
最大不平衡起飞点（A点）坐标：（0,Nready）；
自由起飞临界点（D点）坐标：
；
其中，符号表示向下取整；
自由降落临界点（C点）坐标：
①当时，自由降落临界点坐标为：
；
②当时，自由降落临界点坐标为：
；
最大吞吐量点（E点）坐标：
①当时，最大吞吐量点坐标为：
；
②当时，最大吞吐量点坐标为：
。
顺次连接原点（O点）、最大不平衡降落点（B点）、自由起飞临界点（D点）、最大吞吐量点（E点）、自由降落临界点（C点）和最大不平衡起飞点（A点），再闭环连接回原点（O点），从而构建Nready=0时的无人机机场容量包络线。接着依次计算Nready=1,2,...,Npark时的无人机机场容量包络线，从而构建Nready等于0到Npark的机场构型容量包络线，Npark+1条容量包络线的并集构成总容量包络线，其包含Nready为0到Npark的所有容量包络线。
如图3所示，作为举例，假设一共有48个停机坪（即Npark=48）的模块化无人机机场（A点坐标为(0,48)，B点坐标为(48,0)），同时设置了1个起飞通道和1个降落通道，无人机完成降落所需时间和完成起飞所需时间均为30s（即tdep=tapr=30s），无人机在地面周转时间设置为30min（即tground=30min），观测运行时间为30min（即twindow=30min）。随着停机坪上现存无人机数量的不同（即Nready=0,1,2,...,48），该无人机机场则有49条不同的容量包络线，代表了该构型机场在确定机场基础设施数量和无人机运行参数的情况下，所有可能的起降情况。
图3中点OACEDBO构成总容量包络线，由49条容量包络线的并集构成，其中点OC`E`DBO构成预起飞的无人机数量为0时的容量包络线（即Nready=0）。需要说明的是，预起飞的无人机数量为0时的最大不平衡起飞点与原点重合；预起飞的无人机数量为其他时的容量包络线未示出。
（二）无人机降落能力大于起飞能力的情况：
即：。
与无人机起飞能力和降落能力均衡的情况不同，由于降落能力大于起飞能力，若机场以最大起降能力进行无人机起降任务，则停机坪将于某一时刻被全部占用，而在该时刻之后，则无法满足原本的无人机最大降落效率。若仍需要满足无人机不断降落，则需要控制单位时间内无人机降落架次与起飞架次相等，此时容量包络线则不存在自由起飞临界点。
在计算各关键节点之前需要计算停机坪被全部占用的时刻tfull：
①当时，tfull为：
；
其中，tfull表示停机坪被全部占用的时刻；符号[.]无需取整；
②当时，tfull为：
；
某一构型机场的总容量包络线由Nready+1条组成（0≤Nready≤Npark），以Nready=0为例构建预起飞的无人机数量为0时的容量包络线，可参见图2，首先确认各关键节点的坐标：
最大不平衡降落点（B点）坐标：（Npark-Nready,0）；
最大不平衡起飞点（A点）坐标：（0,Nready）；
自由降落临界点（C点）坐标：
①当时，自由降落临界点坐标为：
；
②当时，自由降落临界点坐标为：
；
最大吞吐量点（E点）坐标：
①当时，最大吞吐量点坐标为：
；
②当时，最大吞吐量点坐标为：
；
顺次连接原点（O点）、最大不平衡降落点（B点）、最大吞吐量点（E点）、自由降落临界点（C点）和最大不平衡起飞点（A点），再闭环连接回原点（O点），从而构建Nready=0时的无人机机场容量包络线。接着依次计算Nready=1,2,...,Npark时的无人机机场容量包络线，从而构建Nready等于0到Npark的机场构型容量包络线，Npark+1条容量包络线的并集构成总容量包络线，其包含Nready为0到Npark的所有容量包络线。
如图4所示，作为举例，假设一共有48个停机坪（即Npark=48）的模块化无人机机场（A点坐标为(0,48)，B点坐标为(48,0)，横纵坐标长度不等），同时设置了1个起飞通道和2个降落通道，无人机完成降落所需时间和完成起飞所需时间均为30s（即tdep=tapr=30s），无人机在地面周转时间设置为30min（即tground=30min），观测运行时间为30min（即twindow=30min）。随着停机坪上现存无人机数量的不同（即Nready=0,1,2,...,48），该无人机机场则有49条不同的容量包络线，代表了该构型机场在确定机场基础设施数量和无人机运行参数的情况下，所有可能的起降情况。
图4中点OACEBO构成总容量包络线，由49条容量包络线的并集构成，其中点OC`E`BO构成预起飞的无人机数量为0时的容量包络线（即Nready=0）。需要说明的是，预起飞的无人机数量为0时的最大不平衡起飞点与原点重合；预起飞的无人机数量为其他时的容量包络线未示出。
（三）无人机降落能力小于起飞能力的情况：
即。
某一构型机场的总容量包络线由Nready+1条组成（0≤Nready≤Npark），以Nready=0为例构建预起飞的无人机数量为0时的容量包络线，可参见图2，首先确认各关键节点的坐标：
最大不平衡降落点（B点）坐标：（Npark-Nready,0）；
最大不平衡起飞点（A点）坐标：（0,Nready）；
自由起飞临界点（D点）坐标：
；
自由降落临界点（C点）坐标：
；
最大吞吐量点（E点）坐标：
。
顺次连接原点（O点）、最大不平衡降落点（B点）、自由起飞临界点（D点）、最大吞吐量点（E点）、自由降落临界点（C点）和最大不平衡起飞点（A点），再闭环连接回原点（O点），从而构建Nready=0时的无人机机场容量包络线。接着依次计算Nready=1,2,...,Npark时的无人机机场容量包络线，从而构建Nready等于0到Npark的机场构型容量包络线，Npark+1条容量包络线的并集构成总容量包络线，其包含Nready为0到Npark的所有容量包络线。
如图5所示，作为举例，假设一共有48个停机坪（即Npark=48）的模块化无人机机场（A点坐标为(0,48)，B点坐标为(48,0)，横纵坐标长度不等），同时设置了2个起飞通道和1个降落通道，无人机完成降落所需时间和完成起飞所需时间均为30s，（即tdep=tapr=30s），无人机在地面周转时间设置为30min（即tground=30min），观测运行时间为30min（即twindow=30min）。随着停机坪上现存无人机数量的不同（即Nready=0,1,2,...,48），该无人机机场则有49条不同的容量包络线，代表了该构型机场在确定机场基础设施数量和无人机运行参数的情况下，所有可能的起降情况。
图5中点OACEDBO构成总容量包络线，由49条容量包络线的并集构成，其中点OC`E`DBO构成预起飞的无人机数量为0时的容量包络线（即Nready=0）。需要说明的是，预起飞的无人机数量为0时的最大不平衡起飞点与原点重合；预起飞的无人机数量为其他时的容量包络线未示出。
步骤3，将无人机起降架次需求投入总容量包络线。
模块化无人机机场的相关内容请参见公开号为CN116151590B的专利，但该专利针对空中交通流量变化而对机场模块进行调整的内容中，其输入条件为在流量增加时减少无人机降落所需时间。而本方案将从无人机实际运行角度出发，针对无人机起降的需求架次对机场的模块化结构进行调整。
针对某一模块化无人机机场，输入步骤1所述的无人机机场的参数，以及输入系统周期T（周期性调整机场结构的时间）。
根据观测运行时间的滑动步长tws统计系统周期T内连续、多组观测运行时间twindow的无人机起降架次需求情况，将各时段机场无人机起降需求投入坐标系中。
作为举例，设置系统周期T=60min，观测运行时间twindow=45min，观测运行时间的滑动步长tws=5min，将如表1所示的各时段机场无人机起降架次需求组合投入如图7所示的坐标系中。
表1 无人机起降需求
步骤4，根据样本所在位置，基于总容量包络线对模块化无人机机场进行调整。
如图6所示，在调整模块化无人机机场之前，在总容量包络线的基础上构建安全总容量包络线。
安全总容量包络线的节点坐标=α×总容量包络线的节点坐标；
其中，α为比例因子，α≤1，反映了在考虑安全性因素时需要减少的理论容量。选择适当的比例因子取决于多个因素：
1.安全性要求：如果系统对安全性要求非常高，则需选择较小的比例因子，以确保在各种情况下都有足够的缓冲空间；
2.运行条件：在高负荷或复杂运行条件下，则需选择较大的比例因子，以考虑到更多的不确定性和潜在风险；
3.系统特性：不同的系统可能对安全性要求和运行条件的权衡有不同的需求，比例因子的选择应该根据系统具体的需求去选择。
从起飞通道数量、降落通道数量、停机坪数量的角度去考虑如何调整机场结构。
所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1，考虑起飞通道数量是否不足。
统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，若不存在则进入步骤4-2考虑起飞通道数量是否冗余。若存在则起飞通道数量增加1，并对增加了起飞通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线。
如图8所示，基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，直到不存在。
步骤4-2，考虑起飞通道数量是否冗余。
先对起飞通道数量减少1，并对减少了起飞通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线。
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，若存在则起飞通道数量增加1后进入步骤4-3考虑降落通道数量是否不足。若不存在则重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，直到存在。
步骤4-3，考虑降落通道数量是否不足。
统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，若不存在则进入步骤4-4考虑降落通道数量是否冗余。若存在则降落通道数量增加1，并对增加了降落通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线。
如图9所示，基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，直到不存在。
步骤4-4，考虑降落通道数量是否冗余。
先对降落通道数量减少1，并对减少了降落通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线。
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，若存在则降落通道数量增加1后进入步骤4-5考虑停机坪数量是否不足。若不存在则重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，直到存在。
步骤4-5，考虑停机坪数量是否不足。
统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中剪切域的样本，若不存在则进入步骤4-6考虑停机坪数量是否冗余。若存在则停机坪数量增加1，并对增加了停机坪的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线。
如图10所示，基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，重复判断是否存在位于安全总容量包络线中剪切域的样本，直到不存在。
步骤4-6，考虑停机坪数量是否冗余。
如图11所示，统计起降架次数据组合及样本坐标(xi,yi)，计算各样本到剪切域边的距离，选择各样本到剪切域边的距离的最小值dmin；
当时，需减少停机坪数量，假设需要减少n个停机坪；
依据确定n的值；
其中，0<n<Npark，且n、Npark均为正整数。
综上，调整了无人机机场的起飞通道数量、降落通道数量、停机坪数量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，输入无人机机场的参数；
步骤2，根据无人机起降能力的情况，构建无人机机场的总容量包络线；所述总容量包络线为由直角坐标系中原点、最大不平衡降落点、最大吞吐量点、自由降落临界点和最大不平衡起飞点构成的闭环线，或者构成的闭环线中还包括自由起飞临界点；
步骤3，将无人机起降架次需求投入总容量包络线；
步骤4，根据样本所在位置，基于总容量包络线对模块化无人机机场进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤1中，无人机机场的参数包括预起飞的无人机数量Nready、停机坪数量Npark、起飞通道数量Ndep、降落通道数量Napr、起飞所需时间tdep、降落所需时间tapr、地面周转时间Tground和观测运行时间twindow。
3.根据权利要求2所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤2中，无人机起降能力的情况包括起飞能力和降落能力均衡、降落能力大于起飞能力、降落能力小于起飞能力三种情况。
4.根据权利要求3所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤2中，无人机起飞能力和降落能力均衡的情况下，构建无人机机场的总容量包络线的步骤，包括：
机场的总容量包络线由Nready+1条组成，0≤Nready≤Npark，当Nready=0时，确认各关键节点的坐标：
最大不平衡降落点坐标：（Npark-Nready,0）；
最大不平衡起飞点坐标：（0,Nready）；
自由起飞临界点坐标：
；
其中，符号表示向下取整；
自由降落临界点坐标：
①当时，自由降落临界点坐标为：
；
②当时，自由降落临界点坐标为：
；
最大吞吐量点坐标：
①当时，最大吞吐量点坐标为：
；
②当时，最大吞吐量点坐标为：
；
顺次连接原点、最大不平衡降落点、自由起飞临界点、最大吞吐量点、自由降落临界点和最大不平衡起飞点，再闭环连接回原点，从而构建Nready=0时的无人机机场容量包络线；接着依次计算Nready=1,2,...,Npark时的无人机机场容量包络线，从而构建Nready等于0到Npark的机场构型容量包络线，Npark+1条容量包络线的并集构成总容量包络线。
5.根据权利要求3所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤2中，无人机降落能力大于起飞能力的情况下，构建无人机机场的总容量包络线的步骤，包括：
计算停机坪被全部占用的时刻tfull：
①当时，tfull为：
；
其中，tfull表示停机坪被全部占用的时刻；符号表示向下取整；符号[.]无需取整；
②当时，tfull为：
；
机场的总容量包络线由Nready+1条组成，0≤Nready≤Npark，当Nready=0时，确认各关键节点的坐标：
最大不平衡降落点坐标：（Npark-Nready,0）；
最大不平衡起飞点坐标：（0,Nready）；
自由降落临界点坐标：
①当时，自由降落临界点坐标为：
；
②当时，自由降落临界点坐标为：
；
最大吞吐量点坐标：
①当时，最大吞吐量点坐标为：
；
②当时，最大吞吐量点坐标为：
；
顺次连接原点、最大不平衡降落点、最大吞吐量点、自由降落临界点和最大不平衡起飞点，再闭环连接回原点，从而构建Nready=0时的无人机机场容量包络线；接着依次计算Nready=1,2,...,Npark时的无人机机场容量包络线，从而构建Nready等于0到Npark的机场构型容量包络线，Npark+1条容量包络线的并集构成总容量包络线。
6.根据权利要求3所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤2中，无人机降落能力小于起飞能力的情况下，构建无人机机场的总容量包络线的步骤，包括：
机场的总容量包络线由Nready+1条组成，0≤Nready≤Npark，当Nready=0时，确认各关键节点的坐标：
最大不平衡降落点坐标：（Npark-Nready,0）；
最大不平衡起飞点坐标：（0,Nready）；
自由起飞临界点坐标：
；
其中，符号表示向下取整；
自由降落临界点坐标：
；
最大吞吐量点坐标：
；
顺次连接原点、最大不平衡降落点、自由起飞临界点、最大吞吐量点、自由降落临界点和最大不平衡起飞点，再闭环连接回原点，从而构建Nready=0时的无人机机场容量包络线；接着依次计算Nready=1,2,...,Npark时的无人机机场容量包络线，从而构建Nready等于0到Npark的机场构型容量包络线，Npark+1条容量包络线的并集构成总容量包络线。
7.根据权利要求2所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤4中，在调整模块化无人机机场之前，在总容量包络线的基础上构建安全总容量包络线：
安全总容量包络线的节点坐标=α×总容量包络线的节点坐标；
其中，α为比例因子，α≤1。
8.根据权利要求7所述的一种基于容量包络线的机场模块化调整方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1，考虑起飞通道数量是否不足；
统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，若不存在则进入步骤4-2考虑起飞通道数量是否冗余；若存在则起飞通道数量增加1，并对增加了起飞通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线；
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，直到不存在；
步骤4-2，考虑起飞通道数量是否冗余；
先对起飞通道数量减少1，并对减少了起飞通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线；
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，若存在则起飞通道数量增加1后进入步骤4-3考虑降落通道数量是否不足；若不存在则重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由降落段上方的样本，直到存在；
步骤4-3，考虑降落通道数量是否不足；
统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，若不存在则进入步骤4-4考虑降落通道数量是否冗余；若存在则降落通道数量增加1，并对增加了降落通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线；
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，直到不存在；
步骤4-4，考虑降落通道数量是否冗余；
先对降落通道数量减少1，并对减少了降落通道的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线；
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，若存在则降落通道数量增加1后进入步骤4-5考虑停机坪数量是否不足；若不存在则重复判断是否存在位于安全总容量包络线中自由起飞段右侧的样本，直到存在；
步骤4-5，考虑停机坪数量是否不足；
统计起降架次数据组合，判断是否存在位于安全总容量包络线中剪切域的样本，若不存在则进入步骤4-6考虑停机坪数量是否冗余；若存在则停机坪数量增加1，并对增加了停机坪的机场重新构建总容量包络线和安全总容量包络线；
基于重新构建的总容量包络线和安全总容量包络线，统计起降架次数据组合，重复判断是否存在位于安全总容量包络线中剪切域的样本，直到不存在；
步骤4-6，考虑停机坪数量是否冗余；
统计起降架次数据组合及样本坐标(xi,yi)，计算各样本到剪切域边的距离，选择各样本到剪切域边的距离的最小值dmin；
当时，需减少停机坪数量，假设需要减少n个停机坪；
依据确定n的值；
其中，0<n<Npark，且n、Npark均为正整数。
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