所述飛行器的預(yù)測飛行航 跡分布之前，還包括： 根據(jù)所述飛行器的當前位置獲取所述飛行器的上一個航路點和下一個航路點，所述上 一個航路點和所述下一個航路點為所述預(yù)設(shè)飛行航跡上的點； 根據(jù)所述上一個航路點和所述下一個航路點獲取所述飛行器的飛行模式轉(zhuǎn)換時的模 式轉(zhuǎn)移矩陣Mg (u);
其中，~』("）_戶(無_)[尤("）'#] +/W)〉〇) i，j G [1，2,…，N]. ? π (U)表示所述飛行器在U時刻飛行模式轉(zhuǎn)換時飛行模式從第i模式轉(zhuǎn)換為第j模 式的概率； N為飛行模式的個數(shù)； Lm(u)= [1/k m(u)，1，1]τ; λ m(u)= _[l/k m(u)，l]wm(u)+1+rm(u) (sin (<})m(u)) /km(u)_cos (<})m(u))) /cos ( P m(u)); wmW為所述上一個航路點的位置坐標； wm(u)+1為所述下一個航路點的位置坐標； wm(u)+2為所述下一個航路點的下一個航路點的位置坐標 rm(u)為所述下一個航路點wm(u)+1處的轉(zhuǎn)彎半徑； ^m(U)=(步 111(11)+1+1!5 m(u))/2，Pm(u)= (Φ m(u)+「1I5m(U))/2; m(u) = arctan (W m(u)+l, l_Wm(u),l> Wm(u)+l,2_Wm(u),2) ^ [〇, 2 3T ]； m(u)+l= arctan (W m(u)+2, l_Wm(u)+l,l> Wm(u)+2,2_Wm(u)+l,2) ^ [〇, 2 3T ]； km(u)= (W m(u)+l, 2_Wm(u), 2)/(Wm(u)+1, I-Wm(U)jI^ ； Wni(U), i表示W(wǎng) 的第I個參數(shù)，w Wuu表示w 的第2個參數(shù)； W-Ki表示W(wǎng) Wuhi的第1個參數(shù)，W -K2表示W(wǎng) Wuhi的第2個參數(shù)； Wnl(U)A1表示W(wǎng) #2的第1個參數(shù)，W #2,2表示W(wǎng) #2的第2個參數(shù)； μ服從零均值標準差為σ μ e [50, 150]的高斯分布； 根據(jù)所述上一個航路點和所述下一個航路點獲取所述飛行器通過糾正操作減少偏航 距時的模式轉(zhuǎn)移矩陣Me(U): 其中，
JT c，ij. (U) = P ( η + ( Θ (U) - Θ (U)) >0)， Θ (u) = γ (de(u), wm(u)) Cm(u)+[l-r (de(u), wm(u))] itm(u), γ (de(u), wm(u)) = min{l, |de(u) |/d}是糾正方向上的權(quán)重； π。1_ (u)表示所述飛行器在u時刻通過糾正操作減少偏航距時飛行模式從第i模式轉(zhuǎn) 換為第j模式的概率； d是預(yù)設(shè)偏航距離； € mW=屯mW_sgn(de(u)) π/2指糾正方向，其中Sgn為符號函數(shù)； de (u)表示所述飛行器在u時刻的實際偏航距離； η表示模式轉(zhuǎn)換的隨機性，服從零均值標準差為σ ne [1°，5° ]的高斯分布； Θ (U)為所述飛行器在u時刻的飛行方向； 所述飛行器在時刻u的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣為：
O
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述飛行器的當前位置獲取所 述飛行器的上一個航路點和下一個航路點包括： 獲取所述預(yù)設(shè)飛行航跡上的各航路點； 根據(jù)所述飛行器的當前位置獲取所述飛行器的所述上一個航路點和所述下一個航路 點，所述上一個航路點為與所述飛行器的當前位置的歐式距離最小且所述飛行器已經(jīng)過的 航路點，所述下一個航路點為與所述飛行器的當前位置的歐式距離最小且所述飛行器未經(jīng) 過的航路點。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器 的預(yù)設(shè)偏航距離獲取所述飛行器的允許航跡范圍包括： 獲取所述飛行器的所述預(yù)設(shè)飛行航跡； 根據(jù)所述飛行器的所述預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的最大預(yù)設(shè)偏航距離獲取所述飛 行器的所述允許航跡范圍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述預(yù)測飛行航跡分布判斷所 述飛行器偏離所述允許航跡范圍的概率包括： 根據(jù)門特卡羅方法仿真N(U)個服從均值為X(u)協(xié)方差矩陣為P(U)的高斯分布的采 樣點； 根據(jù)所述隨機點的位置獲取超出所述允許航跡范圍的采樣點的個數(shù)凡(U); 根據(jù)如下公式獲取所述飛行器偏離所述允許航跡范圍的概率Pe (u):
7. -種飛行器告警裝置，其特征在于，包括： 航跡分布獲取模塊，用于獲取所述飛行器的預(yù)測飛行航跡分布； 允許航跡范圍獲取模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取所 述飛行器的允許航跡范圍； 判斷模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測飛行航跡分布判斷所述飛行器偏離所述允許航跡范圍的 概率； 報警模塊，若所述概率大于預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報警。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述航跡分布獲取模塊具體用于： 根據(jù)如下公式獲取所述飛行器的預(yù)測飛行航跡分布P (X (u+1)):
iv P{q{u + \) = i) = YdMjl{U)P{q{u) = j) ^ !,je [1,2,-,N], 片 u為米樣時刻； u+1為米樣時刻的下一秒； N為飛行模式的個數(shù)； q (U)表示所述飛行器u時刻的飛行模式； q(u+l)表示所述飛行器u+1時刻的飛行模式； P(q(u+1) = i)表示所述飛行器在u+1時刻且飛行模式為第i模式的概率； P(q(u+1) = j)表示所述飛行器在u+1時刻且飛行模式為第j模式的概率； Xi (u+1)表示所述飛行器在u+1時刻且所述飛行模式為第i模式時的位置均值； Xj (u+1)表示所述飛行器在u+1時刻且所述飛行模式為第j模式時的位置均值； Ju+l)表示所述飛行器在u+1時刻且所述飛行模式為第i模式時的協(xié)方差矩陣； Mji(U)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣M(U)的第j行第i列個元素。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，還包括概率矩陣獲取模塊，所述概率 矩陣獲取模塊包括： 第一概率矩陣獲取子模塊，用于在所述獲取所述飛行器的預(yù)測飛行航跡分布之前，根 據(jù)所述飛行器的當前位置獲取所述飛行器的上一個航路點和下一個航路點，所述上一個航 路點和所述下一個航路點為所述預(yù)設(shè)飛行航跡上的點； 第二概率矩陣獲取子模塊，用于根據(jù)所述上一個航路點和所述下一個航路點獲取所述 飛行器的飛行模式轉(zhuǎn)換時的模式轉(zhuǎn)移矩陣Mg (u);
其中，-戶([m⑷[x(w) '盧]+I(H) >〇) i，j e [1，2,…，N]; ， π (U)表示所述飛行器在U時刻飛行模式轉(zhuǎn)換時飛行模式從第i模式轉(zhuǎn)換為第j模 式的概率； N為飛行模式的個數(shù)； Lm(u)= [1/k m(u)，1，1]τ; λ m(u)= _[l/k m(u)，l]wm(u)+1+rm(u) (sin (<})m(u)) /km(u)_cos (<})m(u))) /cos ( P m(u)); wmW為所述上一個航路點的位置坐標； wm(u)+1為所述下一個航路點的位置坐標； wm(u)+2為所述下一個航路點的下一個航路點的位置坐標 rm(u)為所述下一個航路點wm(u)+1處的轉(zhuǎn)彎半徑； ^m(U)=(步 111(11)+1+1!5 m(u))/2，Pm(u)= (Φ m(u)+「1I5m(U))/2; m(u) = arctan (W m(u)+l, l_Wm(u),l> Wm(u)+l,2_Wm(u),2) ^ [〇, 2 3T ]； m(u)+l= arctan (W m(u)+2, l_Wm(u)+l,l> Wm(u)+2,2_Wm(u)+l,2) ^ [〇, 2 3T ]； km(u)= (W m(u)+l, 2_Wm(u), 2)/(Wm(u)+1, ； Wni(U), i表示W(wǎng) 的第1個參數(shù)，w Wuu表示w 的第2個參數(shù)； W-Ki表示W(wǎng) Wuhi的第1個參數(shù)，W -K2表示W(wǎng) Wuhi的第2個參數(shù)； Wnl(U)A1表示W(wǎng) #2的第1個參數(shù)，W #2,2表示W(wǎng) #2的第2個參數(shù)； μ服從零均值標準差為σ μ e [50, 150]的高斯分布； 第三概率矩陣獲取子模塊，用于根據(jù)所述上一個航路點和所述下一個航路點獲取所述 飛行器通過糾正操作減少偏航距時的模式轉(zhuǎn)移矩陣Me(U): 其中，
JT c，ij. (U) = P ( η + ( Θ (U) - Θ (U)) >0)， Θ (u) = γ (de(u), wm(u)) Cm(u)+[l-r (de(u), wm(u))] itm(u), γ (de(u), wm(u)) = min{l, |de(u) |/d}是糾正方向上的權(quán)重； π。1_ (u)表示所述飛行器在u時刻通過糾正操作減少偏航距時飛行模式從第i模式轉(zhuǎn) 換為第j模式的概率； d是預(yù)設(shè)偏航距離； € mW=屯mW_sgn(de(u)) π/2指糾正方向，其中Sgn為符號函數(shù)； de (u)表示所述飛行器在u時刻的實際偏航距離； η表示模式轉(zhuǎn)換的隨機性，服從零均值標準差為σ ne [1°，5° ]的高斯分布； Θ (U)為所述飛行器在u時刻的飛行方向； 所述飛行器在時刻u的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣為： Μ(") = ^(Λ^(") + Μ.(")) L 〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一概率矩陣獲取子模塊具體用 于： 獲取所述預(yù)設(shè)飛行航跡上的各航路點； 根據(jù)所述飛行器的當前位置獲取所述飛行器的所述上一個航路點和所述下一個航路 點，所述上一個航路點為與所述飛行器的當前位置的歐式距離最小且所述飛行器已經(jīng)過的 航路點，所述下一個航路點為與所述飛行器的當前位置的歐式距離最小且所述飛行器未經(jīng) 過的航路點。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述允許航跡范圍獲取模塊具體用于： 獲取所述飛行器的所述預(yù)設(shè)飛行航跡； 根據(jù)所述飛行器的所述預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的最大預(yù)設(shè)偏航距離獲取所述飛 行器的所述允許航跡范圍。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述判斷模塊具體用于： 根據(jù)門特卡羅方法仿真N(u)個服從均值為x(u)協(xié)方差矩陣為P(u)的高斯分布的采 樣點； 根據(jù)所述隨機點的位置獲取超出所述允許航跡范圍的采樣點的個數(shù)凡(U); 根據(jù)如下公式獲取所述飛行器偏離所述允許航跡范圍的概率Pe(u): Ν{μ) ?
【專利摘要】本發(fā)明提供一種飛行器告警方法及裝置，方法包括：獲取所述飛行器的預(yù)測飛行航跡分布；根據(jù)預(yù)設(shè)飛行航跡和所述飛行器的預(yù)設(shè)偏航距離獲取所述飛行器的允許航跡范圍；根據(jù)所述預(yù)測飛行航跡分布判斷所述飛行器偏離所述允許航跡范圍的概率；若所述概率大于預(yù)設(shè)門限值，則發(fā)出報警。本發(fā)明提供的飛行器告警方法及裝置，能夠有效減少虛警，且能夠同時保證飛行安全。
【IPC分類】G08G5-04
【公開號】CN104732808
【申請?zhí)枴緾N201510030537
【發(fā)明人】李銳, 朱衍波, 付立
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月21日