通航空中沖突檢測方法、裝置和通用航空器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通航空中沖突檢測方法，首先，獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以及獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置；然后，根據(jù)本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算未來一段時間內(nèi)本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算未來一段時間內(nèi)他機(jī)的預(yù)測航跡；最后根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在未來所述一段時間內(nèi)本機(jī)與他機(jī)是否存在沖突。本發(fā)明采用航向角、轉(zhuǎn)彎速率等參數(shù)進(jìn)行航跡預(yù)測，提高了通用航空器航跡預(yù)測的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高沖突檢測的準(zhǔn)確性，為通用航空提供了一種準(zhǔn)確性較高的空中沖突檢測方法。
【專利說明】
通航空中沖突檢測方法、裝置和通用航空器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及通用航空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通航空中沖突檢測方法、裝置和一 種通用航空器。
【背景技術(shù)】
[0002] 通用航空(GeneralAviation)，簡稱通航，是指使用民用航空器從事公共航空運輸 以外的民用航空活動，包括從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和建筑業(yè)的作業(yè)飛行以及醫(yī)療衛(wèi)生、 搶險救災(zāi)、氣象探測、海洋監(jiān)測、科學(xué)實驗、教育訓(xùn)練、文化體育等方面的飛行活動。通用航 空的飛行區(qū)域為低空空域，我國的低空空域通常是指真高l〇m以下的空間范圍，由于通用航 空活動具有飛行高度低、機(jī)動靈活性和實效性較強(qiáng)、受天氣等因素的影響大、活動空間范圍 和類型廣泛等特點，地面通信、導(dǎo)航和監(jiān)視系統(tǒng)無法有效覆蓋該空域，管制員對這些航空器 看不到、聯(lián)不上，不提供管制服務(wù)，飛行安全由航空器駕駛員自己負(fù)責(zé)。所以，該空域飛行的 航空器采用看見避讓原則進(jìn)行飛行沖突避讓。
[0003] 傳統(tǒng)的看見避讓的通航飛行沖突避讓方法受天氣情況和空中飛行密度的影響較 大，在天氣情況惡劣、能見度低或空中飛行密度高時，駕駛員的視野受限，可能沒有足夠長 的時間采取避讓措施而導(dǎo)致撞機(jī)等安全事故，鑒于此，需要提供一種適用于通航飛行的空 中沖突檢測方法以解決上述問題。
[0004] 民用航空在空中飛行沖突檢測方面的研究要早于通用航空，目前民用航空普遍采 用的空中沖突告警方法是TCAS技術(shù)，受該技術(shù)工作原理限制，TCAS沖突檢測范圍限于距離 本機(jī)40海里以內(nèi)的范圍，另外TCAS技術(shù)中對航空器航跡預(yù)測采用的是勻速率模型，該模型 不允許飛行器隨意改變航向，所以更適用于航路上的航跡預(yù)測。隨著TCAS技術(shù)的不斷發(fā)展， 現(xiàn)行一種新型TCAS技術(shù)被提出，即TCAS與ADS-B相結(jié)合的空中沖突檢測方法，該技術(shù)在原有 TCAS沖突檢測有效范圍內(nèi)，將TCAS詢問信息與ADS-B報文融合，目的是提高沖突檢測算法所 需數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，另外在原有TCAS沖突檢測失效范圍內(nèi)，利用ADS-B報文進(jìn)行周圍空域無威 脅飛機(jī)過濾。新型TCAS技術(shù)解決了原有TCAS的40海里有效沖突檢測范圍的問題。
[0005] 然而，由于通用航空飛行特點與民用航空存在較大差別，TCAS采用的勻速率航跡 預(yù)測模型在機(jī)動性大的通航飛行環(huán)境下，其航跡預(yù)測準(zhǔn)確率大大下降，直接影響通航空中 沖突檢測結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)中適用于民用航空的飛行沖突檢測技術(shù)并不適用于通用航空，所 以，研究一套適用于通航飛行的空中沖突檢測方法迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種通航空中沖突檢測方法、裝置和一種通 用航空器，以提供一套適用于通航飛行的空中沖突檢測方法，以便于及時對飛行員發(fā)出告 警，避免發(fā)生空中飛行沖突危險。
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供的一種通航空中沖突檢測方法，包括：
[0008] 獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以及獲取他機(jī)當(dāng)前的航向 角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置；
[0009] 根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來 一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和 位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡；
[0010] 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述 一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。
[0011] 可選的，所述根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng) 前時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速 率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡，具體包 括：
[0012] 根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，采用趨勢外推法依次推 算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)多個時間節(jié)點對應(yīng)的所述本機(jī)的多個軌跡點，由所述本機(jī) 的多個軌跡點組成所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行 速度和位置，采用趨勢外推法依次推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述多個時間節(jié) 點對應(yīng)的所述他機(jī)的多個軌跡點，由所述他機(jī)的多個軌跡點組成所述他機(jī)的預(yù)測航跡。
[0013] 可選的，所述趨勢外推法的數(shù)學(xué)算法，包括：
[0014] % =￥|<-| +(p'::dt
[0015] Xk = Xk-i+v*cos(ik-i)*dt
[0016] Yk = Yk-i+v*sin(ik-i)*dt
[0017] Zk = Zk-i+vz*dt
[0018] 式中，也表示航向角；巾表示轉(zhuǎn)彎速率;v表示航行速度的水平分量，vz表示航行速 度的垂直分量;X、Y、Z表示軌跡點在本地坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)值;k的取值為1、2、3……，表示 所述軌跡點的序號;dt表示相鄰所述時間節(jié)點之間的時間間隔。
[0019] 可選的，所述根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時 刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突，具體包括：
[0020] 獲取所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域；
[0021] 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述 一段時間內(nèi)所述本機(jī)是否會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū)域；
[0022]若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在PAZ沖突；
[0023] 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會進(jìn)入所述他機(jī)的避撞區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在CAZ沖突。
[0024] 可選的，所述獲取所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域，包括：
[0025] 根據(jù)以下通用航空器保護(hù)區(qū)域計算算法，計算所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域：
[0026] Rpaz = RpAzm i n+tauPAZr* crh
[0027] HpAz = HpAzmin+tauPAZv*crv
[0028] 式中，RPAZ表示通用航空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域半徑;Hpaz表示通用航 空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域高度;RpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域半徑； HpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域高度;tauPAZr表示水平避撞預(yù)留時間；tauPAZv表 示垂直避撞預(yù)留時間；crh表示他機(jī)和本機(jī)在指定時間節(jié)點的水平相對速度;crv表示他機(jī) 和本機(jī)在指定時間節(jié)點的垂直相對速度。
[0029] 可選的，所述根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時 刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突，包括：
[0030] 獲取所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域；
[0031] 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述 一段時間內(nèi)所述他機(jī)是否會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū)域；
[0032]若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在PAZ沖突；
[0033] 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會進(jìn)入所述本機(jī)的避撞區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在CAZ沖突。
[0034] 可選的，所述通航空中沖突檢測方法，還包括：
[0035] 若判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在沖突，則獲 取發(fā)生沖突的時間節(jié)點；
[0036] 計算當(dāng)前時間距所述發(fā)生沖突的時間節(jié)點的時間差；
[0037] 判斷所述時間差是否小于預(yù)設(shè)的沖突告警時間門限；
[0038]若小于，則發(fā)出空中沖突告警信息。
[0039] 可選的，所述若小于，則發(fā)出空中沖突告警信息，包括：
[0040] 若小于，則判斷當(dāng)前時間距上次針對所述本機(jī)與所述他機(jī)發(fā)出空中沖突告警信息 的時間的時間差是否大于預(yù)設(shè)的單次告警持續(xù)時間閾值；
[0041] 若大于，則發(fā)出空中沖突告警信息。
[0042] 可選的，所述獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，包括：
[0043]接收他機(jī)發(fā)送的ADS-B報文；
[0044]解析所述ADS-B報文，獲得所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行速度和測量 位置；
[0045]根據(jù)所述他機(jī)的歷史位置信息，推算出所述他機(jī)在當(dāng)前時間的外推位置；
[0046]判斷所述測量位置與所述外推位置之間的距離差是否小于預(yù)設(shè)的距離閾值；
[0047] 若小于，則將所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行速度和測量位置記錄為所 述他機(jī)在當(dāng)前時間的航向角、航行速度和位置，以及根據(jù)所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向 角和所述他機(jī)的歷史航向角，計算所述他機(jī)在當(dāng)前時間的轉(zhuǎn)彎速率。
[0048] 第二方面，本發(fā)明提供的一種通航空中沖突檢測裝置，包括：
[0049] 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以 及獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置；
[0050] 預(yù)測航跡推算模塊，用于根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位 置，推算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航 向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測 航跡；
[0051 ]沖突檢測模塊，用于根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自 當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。
[0052]第三方面，本發(fā)明提供的一種通用航空器，所述通用航空器上搭載有本發(fā)明提供 的所述通航空中沖突檢測裝置。
[0053]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種通航空中沖突檢測方法，首先，獲取本機(jī) 當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以及獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速 度和位置;然后，根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻 起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行 速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡;最后根據(jù)所述 本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本 機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。本發(fā)明，根據(jù)通航飛行機(jī)動性強(qiáng)的特點，采用了航向角、轉(zhuǎn)彎 速率等參數(shù)進(jìn)行航跡預(yù)測，從而提高對通用航空器航跡預(yù)測的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高沖突檢測 的準(zhǔn)確性，為通用航空提供了一種具有較高準(zhǔn)確性的空中沖突檢測方法，以便于及時對飛 行員發(fā)出告警，避免發(fā)生空中飛行沖突危險。
[0054]本發(fā)明提供的一種通航空中沖突檢測裝置和一種通用航空器，與上述通航空中沖 突檢測出于相同的發(fā)明構(gòu)思，具有相同的有益效果。
【附圖說明】
[0055] 為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體 實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件 或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。
[0056] 圖1示出了本發(fā)明第一實施例所提供的一種通航空中沖突檢測方法的流程圖； [0057]圖2示出了本發(fā)明第二實施例所提供的一種通航空中沖突檢測裝置的示意圖； [0058]圖3示出了本發(fā)明第三實施例所提供的對ADS-B報文進(jìn)行預(yù)處理的流程圖；
[0059] 圖4示出了本發(fā)明第四實施例所提供的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域的示意圖；
[0060] 圖5示出了本發(fā)明第五實施例所提供的根據(jù)預(yù)測航跡和安全區(qū)域進(jìn)行沖突檢測的 示意圖。
【具體實施方式】
[0061] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實施例僅用于 更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
[0062] 需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā) 明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。
[0063] 鑒于適用于民用航空的飛行沖突檢測技術(shù)并不適用于通用航空，現(xiàn)有技術(shù)中缺少 適用于通用航空的空中沖突檢測方法的問題，本發(fā)明提供一種通航空中沖突檢測方法、裝 置和一種通用航空器，以提供一套適用于通航飛行的空中沖突檢測方法，以便于及時對飛 行員發(fā)出告警，避免發(fā)生空中飛行沖突事故。
[0064]為了便于理解，在此對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行說明如下：
[0065]本發(fā)明應(yīng)用于通用航空器，鑒于通用航空器機(jī)動性強(qiáng)的飛行特點，本發(fā)明通過構(gòu) 建勻速率轉(zhuǎn)彎模型進(jìn)行航跡預(yù)測，進(jìn)而根據(jù)預(yù)測而得的預(yù)測航跡進(jìn)行沖突檢測，具體而言， 首先接收其他通用航空器(他機(jī))廣播的ADS-B報文，然后根據(jù)所述ADS-B報文獲取他機(jī)當(dāng)前 的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置等信息，并根據(jù)上述信息進(jìn)行趨勢外推，獲得所述他 機(jī)在自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)的預(yù)測航跡，另外，根據(jù)本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、 航行速度和位置等信息進(jìn)行趨勢外推，獲得本機(jī)在自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)的預(yù)測航 跡，進(jìn)而根據(jù)所述他機(jī)的預(yù)測航跡和所述本機(jī)的預(yù)測航跡判斷自當(dāng)前時刻起未來所述一段 時間內(nèi)是否存在空中沖突。
[0066] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。
[0067] 圖1示出了本發(fā)明第一實施例所提供的一種通航空中沖突檢測方法的流程圖。如 圖1所示，本發(fā)明第一實施例提供的一種通航空中沖突檢測方法包括以下步驟：
[0068] 步驟S101:獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以及獲取他機(jī)當(dāng) 前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置。
[0069] 本步驟中，本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置等參數(shù)可以從飛行狀態(tài) 實時監(jiān)控系統(tǒng)（如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS)、慣性參考系統(tǒng)（IRS)、飛 行管理器、等）中獲取，也可以直接從相應(yīng)的傳感器中獲取，還可以根據(jù)從相應(yīng)傳感器中獲 取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算而得，例如，轉(zhuǎn)彎速率即可根據(jù)所述航向角的時序變化計算而得;所述他 機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，可以從他機(jī)廣播的ADS-B報文中獲取，例如， 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置， 包括：
[0070] 接收他機(jī)發(fā)送的ADS-B報文；
[0071]解析所述ADS-B報文，獲得所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行速度和測量 位置；
[0072]根據(jù)所述他機(jī)的歷史位置信息，推算出所述他機(jī)在當(dāng)前時間的外推位置；
[0073]判斷所述測量位置與所述外推位置之間的距離差是否小于預(yù)設(shè)的距離閾值；
[0074]若小于，則將所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行速度和測量位置記錄為所 述他機(jī)在當(dāng)前時間的航向角、航行速度和位置，以及根據(jù)所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向 角和所述他機(jī)的歷史航向角，計算所述他機(jī)在當(dāng)前時間的轉(zhuǎn)彎速率。
[0075] ADS-B報文的主要信息是飛機(jī)的4維位置信息（經(jīng)度、煒度、高度和時間）和其它附 加信息(航行速度、航向角、航線拐點等信息）以及飛機(jī)的識別信息和類別信息。因此，根據(jù) 他機(jī)發(fā)送的ADS-B報文，可以獲知他機(jī)的航向角、轉(zhuǎn)彎速率(可根據(jù)他機(jī)的航向角變化計算 而得，若他機(jī)在ADS-B報文中增加此項，也可以直接解析ADS-B報文獲得）、航行速度和測量 位置等信息。
[0076]其中，所述測量位置是所述他機(jī)接收到的定位衛(wèi)星對所述他機(jī)定位的位置信息， 為了避免定位衛(wèi)星對所述他機(jī)的位置定位錯誤，導(dǎo)致所述ADS-B報文中所述他機(jī)的測量位 置出現(xiàn)大的偏差，影響航跡預(yù)測的準(zhǔn)確性，在本機(jī)中設(shè)有他機(jī)數(shù)據(jù)庫，所述他機(jī)數(shù)據(jù)庫中記 錄有他機(jī)的歷史信息，如歷史位置、歷史航向角、歷史航行速度等，因此，可以根據(jù)所述他機(jī) 的歷史信息推算出所述他機(jī)的當(dāng)前位置(為了區(qū)分，命名為外推位置），并與所述測量位置 進(jìn)行比較，若差異超出預(yù)設(shè)閾值，則認(rèn)為所述測量位置可能發(fā)生較大偏差、準(zhǔn)確性較低，不 予采用，若未超出預(yù)設(shè)閾值，則認(rèn)為所述測量位置準(zhǔn)確性較高，可以采用。
[0077]需要說明的是，本實施例中，所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置 等信息是根據(jù)ADS-B報文獲取的，但本發(fā)明并不限制所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航 行速度和位置等信息的獲取途徑，通過其他信息傳輸方式或信息載體獲取上述信息，如衛(wèi) 星信號、定制的無線電波、機(jī)載雷達(dá)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后推算等，也在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)， 此處不再一一贅述。
[0078]在本申請?zhí)峁┑囊粋€優(yōu)選的實施例中，本機(jī)中設(shè)有他機(jī)數(shù)據(jù)庫DB，本機(jī)在接收到 他機(jī)發(fā)送的ADS-B報文后，要對所述ADS-B報文進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的主要功能是維護(hù)他機(jī) 數(shù)據(jù)庫DB，并定期從DB中提取他機(jī)最新位置信息，將他機(jī)和本機(jī)的位置信息外推到當(dāng)前系 統(tǒng)時間上，從而保證他機(jī)和本機(jī)的位置在時間上是對齊的。
[0079]請參考圖3,其為本發(fā)明第三實施例所提供的對ADS-B報文進(jìn)行預(yù)處理的流程圖， 本機(jī)接收到新的他機(jī)ADS-B報文后，首先對所述ADS-B解析后獲得的新的他機(jī)的信息，然后 將所述新的他機(jī)與DB中所有他機(jī)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，目的是判定新接收到的所述新的他機(jī)是否已經(jīng) 保存在DB中，如果關(guān)聯(lián)失敗則說明DB中尚未保存所述新的他機(jī)的信息，則將所述新的他機(jī) 的信息在DB中新建信息節(jié)點。
[0080] 如果關(guān)聯(lián)成功，則根據(jù)DB中保存的該他機(jī)的歷史位置，將所述他機(jī)的位置外推到 ADS-B報文的T0A時間點上(time of arrival，報文到達(dá)本機(jī)的時間），獲得外推位置，然后， 計算從所述ADS-B報文中提取出來的所述他機(jī)的測量位置與所述外推位置之間的距離差， 并判斷所述距離差是否大于預(yù)設(shè)的距離閾值，如果大于，則認(rèn)為所述測量位置不可靠，即不 將本次測量位置更新入DB中，反之則認(rèn)為測量位置可靠，即將本次測量位置更新入DB中。此 方法主要是為了防止將定位衛(wèi)星對所述他機(jī)定位的過失測量誤差寫入到DB中，從而影響航 跡預(yù)測的準(zhǔn)確性。完成他機(jī)在DB中的更新后，根據(jù)他機(jī)最新信息計算出轉(zhuǎn)彎速率小。
[0081] 此外，還可以在本機(jī)中設(shè)置一個周期為1秒的定時器，它負(fù)責(zé)定期刪除DB中超時未 更新的他機(jī)信息，并提取DB中所有他機(jī)最新位置信息、速度信息等等，將DB中所有他機(jī)和本 機(jī)位置外推到系統(tǒng)當(dāng)前時間，從而使得他機(jī)和本機(jī)的位置在時間上對齊。
[0082] 步驟S102:根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前 時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、 航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡。
[0083] 準(zhǔn)確的航跡預(yù)測是沖突檢測及時性和正確性的重要前提條件，目前航跡預(yù)測研究 中出現(xiàn)的算法可以分為兩種:基于卡爾曼濾波的無參數(shù)方法;基于飛行器模型的航跡預(yù)測 方法。這兩種方法各有優(yōu)缺點，基于卡爾曼濾波的無參數(shù)方法只是單純利用跟蹤濾波算法 進(jìn)行航跡預(yù)測，對機(jī)動性強(qiáng)的通航飛行航跡預(yù)測上，準(zhǔn)確率不高。基于飛行器模型的航跡預(yù) 測方法需要大量的飛行器參數(shù)，然而獲取這些參數(shù)的難度較大，缺失的參數(shù)會嚴(yán)重影響航 跡預(yù)測的準(zhǔn)確性。
[0084] 鑒于通用航空器機(jī)動性強(qiáng)的飛行特點，可以采用勻速率轉(zhuǎn)彎模型進(jìn)行航跡預(yù)測， 這樣，既不需要大量的飛行器參數(shù)，而又能跟蹤飛行器重要飛行動態(tài)參數(shù)航向角，從而保證 航跡預(yù)測能真實反映飛行器飛行軌跡。在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述根據(jù)所述本機(jī) 當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的 預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻 起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡，具體包括：
[0085] 根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，采用趨勢外推法依次推 算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)多個時間節(jié)點對應(yīng)的所述本機(jī)的多個軌跡點，由所述本機(jī) 的多個軌跡點組成所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行 速度和位置，采用趨勢外推法依次推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述多個時間節(jié) 點對應(yīng)的所述他機(jī)的多個軌跡點，由所述他機(jī)的多個軌跡點組成所述他機(jī)的預(yù)測航跡。
[0086] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述趨勢外推法可以選用線性外推法，其數(shù)學(xué)算 法可以是：
[0087] itk = itk-i+ *dt
[0088] Xk = Xk-i+v*cos(ik-i)*dt
[0089] Yk = Yk-i+v*sin(ik-i)*dt
[0090] Zk = Zk-i+vz*dt
[0091] 式中，也表示航向角；巾表示轉(zhuǎn)彎速率;v表示航行速度的水平分量，vz表示航行速 度的垂直分量;X、Y、Z表示軌跡點在本地坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)值;k的取值為1、2、3……，表示 所述軌跡點的序號；dt表示相鄰所述時間節(jié)點之間的時間間隔。在本申請?zhí)峁┑囊粋€優(yōu)選 的實施例中，k的取值為1、2、3、……35,即預(yù)測本機(jī)未來35個軌跡點和他機(jī)未來35個軌跡 點。
[0092] 步驟S103:根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻 起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。
[0093] 在獲取到所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡后，即可根據(jù)所述本機(jī)的預(yù) 測航跡與所述他機(jī)的預(yù)測航跡是否相交來判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述 本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突，實現(xiàn)沖突檢測。
[0094] 考慮到預(yù)測航跡只是一條線，而通用航空器具有一定的體積，而且即使兩個通用 航空器不發(fā)生碰撞，兩者靠近產(chǎn)生的擾動也會引發(fā)安全事故，因此，可以為通用航空器設(shè)置 保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域，利用所述保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域進(jìn)行沖突檢測。在本申請?zhí)峁┑囊粋€ 實施例中，所述根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未 來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突，具體包括：
[0095] 獲取所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域；
[0096] 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述 一段時間內(nèi)所述本機(jī)是否會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū)域；
[0097] 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在PAZ沖突；
[0098] 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會進(jìn)入所述他機(jī)的避撞區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在CAZ沖突。
[0099] 其中，所述避撞區(qū)域(CAZ)是以通用航空器的質(zhì)心為中心的虛擬圓柱體區(qū)域，一般 是根據(jù)通用航空器的性能、體積等確定的一個恒定區(qū)域范圍，以防止通用航空器之間發(fā)生 實際上的機(jī)身碰撞;所述保護(hù)區(qū)域(PAZ)包括以通用航空器質(zhì)心為中心的虛擬圓柱體區(qū)域， 可以根據(jù)通用航空器的性能、飛行員反應(yīng)時間、兩個通用航空器的接近程度確定，所述保護(hù) 區(qū)域比所述避撞區(qū)域要大，用于提醒飛行員有他機(jī)靠近，有可能繼續(xù)靠近，為飛行員采取措 施提供緩沖時間。請參考圖4,其為本發(fā)明第四實施例所提供的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域的示意 圖。
[0100] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述獲取所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域，包括：
[0101] 根據(jù)以下通用航空器保護(hù)區(qū)域計算算法，計算所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域：
[0102] Rpaz = RpAzm i n+tauPAZr* crh
[0103] HpAz = HpAzmin+tauPAZv*crv
[0104] 式中，Rpaz表示通用航空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域半徑;Hpaz表示通用航 空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域高度;RpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域半徑； HpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域高度;tauPAZr表示水平避撞預(yù)留時間；tauPAZv表 示垂直避撞預(yù)留時間；crh表示他機(jī)和本機(jī)在指定時間節(jié)點的水平相對速度;crv表示他機(jī) 和本機(jī)在指定時間節(jié)點的垂直相對速度。
[0105] 請參考圖5,其為本發(fā)明第五實施例所提供的根據(jù)預(yù)測航跡和安全區(qū)域進(jìn)行沖突 檢測的示意圖，圖中，內(nèi)部小圓表示避撞區(qū)域CAZ，外部大圓表示保護(hù)區(qū)域PAZ，圖中兩條虛 線分別表示他機(jī)的預(yù)測航跡和本機(jī)的預(yù)測航跡，在t = 30s時刻，預(yù)測到本機(jī)會進(jìn)入他機(jī)的 PAZ區(qū)域，則判定發(fā)生PAZ沖突。
[0106] 作為上述實施例的變更實施方式，在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述根據(jù)所述 本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本 機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突，包括：
[0107] 獲取所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域；
[0108] 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述 一段時間內(nèi)所述他機(jī)是否會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū)域；
[0109] 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在PAZ沖突；
[0110] 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會進(jìn)入所述本機(jī)的避撞區(qū)域，則 判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在CAZ沖突。
[0111] 為了避免出現(xiàn)不當(dāng)告警，在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，在步驟S103后，還包括：
[0112] 若判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在沖突，則獲 取發(fā)生沖突的時間節(jié)點；
[0113]計算當(dāng)前時間距所述發(fā)生沖突的時間節(jié)點的時間差；
[0114] 判斷所述時間差是否小于預(yù)設(shè)的沖突告警時間門限；
[0115] 若小于，則發(fā)出空中沖突告警信息。
[0116] 例如，在步驟S103后，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述 他機(jī)存在沖突，則獲取發(fā)生沖突的時間節(jié)點：
[0117] 若發(fā)現(xiàn)在某時刻本機(jī)進(jìn)入PAZ區(qū)域，則判定發(fā)生PAZ沖突，并記錄發(fā)生時刻為tPAZ; 若發(fā)現(xiàn)在某時刻本機(jī)進(jìn)入CAZ區(qū)域，則判定發(fā)生CAZ沖突，并記錄發(fā)生時刻為tCAZ。
[0118] 設(shè)定一個沖突告警時間門限doubleTrigger，如果tPAZ或tCAZ小于 doubleTrigger，則認(rèn)為他機(jī)和本機(jī)即將發(fā)生沖突，貝lj本次判定的PAZ或CAZ沖突必須立即發(fā) 布給飛行員。如果tPAZ或tCAZ大于doubleTrigger，則認(rèn)為還有一段時間他機(jī)和本機(jī)才會發(fā) 生沖突，這段時間他機(jī)或本機(jī)有可能發(fā)生某次飛行機(jī)動變化而避免沖突，所以暫時不將本 次判定的PAZ或CAZ沖突必須立即發(fā)布給飛行員。doubleTrigger與沖突檢測方法性能需求 有關(guān)，通過該方法可以減少不當(dāng)告警。
[0119] 為了避免出現(xiàn)重復(fù)告警，在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述若小于，則發(fā)出空中 沖突告警信息，包括：
[0120] 若小于，則判斷當(dāng)前時間距上次針對所述本機(jī)與所述他機(jī)發(fā)出空中沖突告警信息 的時間的時間差是否大于預(yù)設(shè)的單次告警持續(xù)時間閾值；
[0121] 若大于，則發(fā)出空中沖突告警信息。
[0122]例如，設(shè)定單次告警持續(xù)時間閾值reAlertDelay，如果他機(jī)和本機(jī)當(dāng)次沖突判定 時間與上次沖突判定時間只差小于reAlertDelay，則認(rèn)為當(dāng)次沖突告警為重復(fù)告警，則不 將此沖突發(fā)布給飛行員。
[0123] 至此，通過步驟S101至步驟S103,完成了本發(fā)明第一實施例所提供的一種通航空 中沖突檢測方法的流程。本發(fā)明，根據(jù)通航飛行機(jī)動性強(qiáng)的特點，采用了航向角、轉(zhuǎn)彎速率 等參數(shù)進(jìn)行航跡預(yù)測，從而提高對通用航空器航跡預(yù)測的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高沖突檢測的準(zhǔn) 確性，為通用航空提供了一種具有較高準(zhǔn)確性的空中沖突檢測方法，以便于及時對飛行員 發(fā)出告警，避免發(fā)生空中飛行沖突危險。
[0124] 在上述的第一實施例中，提供了一種通航空中沖突檢測方法，與之相對應(yīng)的，本申 請還提供一種通航空中沖突檢測裝置。請參考圖2,其為本發(fā)明第二實施例提供的一種通航 空中沖突檢測裝置的示意圖。由于裝置實施例基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡 單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。下述描述的裝置實施例僅僅是示意性的。
[0125] 本發(fā)明第二實施例提供的一種通航空中沖突檢測裝置，包括：
[0126] 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取模塊101，用于獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置， 以及獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置；
[0127] 預(yù)測航跡推算模塊102,用于根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和 位置，推算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的 航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù) 測航跡；
[0128] 沖突檢測模塊103,用于根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在 自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。
[0129] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述預(yù)測航跡推算模塊102,具體包括：
[0130] 預(yù)測航跡推算單元，用于根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位 置，采用趨勢外推法依次推算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)多個時間節(jié)點對應(yīng)的所述本機(jī) 的多個軌跡點，由所述本機(jī)的多個軌跡點組成所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng) 前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，采用趨勢外推法依次推算自當(dāng)前時刻起未來所述 一段時間內(nèi)所述多個時間節(jié)點對應(yīng)的所述他機(jī)的多個軌跡點，由所述他機(jī)的多個軌跡點組 成所述他機(jī)的預(yù)測航跡。
[0131] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述趨勢外推法的數(shù)學(xué)算法，包括：
[0132] ?k - ^k-i +?*dt
[0133] Xk = Xk-i+v*cos(ik-i)*dt
[0134] Yk = Yk-i+v*sin(ik-i)*dt
[0135] Zk = Zk-i+vz*dt
[0136] 式中，也表示航向角；巾表示轉(zhuǎn)彎速率;v表示航行速度的水平分量，vz表示航行速 度的垂直分量;X、Y、Z表示軌跡點在本地坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)值;k的取值為1、2、3……，表示 所述軌跡點的序號;dt表示相鄰所述時間節(jié)點之間的時間間隔。
[0137] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述沖突檢測模塊103,包括：
[0138] 他機(jī)區(qū)域獲取單元，用于獲取所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域；
[0139] 他機(jī)區(qū)域比較單元，用于根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷 在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)是否會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū) 域；
[0140] 他機(jī)PAZ沖突判定單元，用于若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會 進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他 機(jī)存在PAZ沖突；
[0141] 他機(jī)CAZ沖突判定單元，用于若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會 進(jìn)入所述他機(jī)的避撞區(qū)域，則判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他 機(jī)存在CAZ沖突。
[0142] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述他機(jī)區(qū)域獲取單元，包括：
[0143] 他機(jī)區(qū)域獲取子單元，用于根據(jù)以下通用航空器保護(hù)區(qū)域計算算法，計算所述他 機(jī)的保護(hù)區(qū)域：
[0144] Rpaz = RpAzm i n+tauPAZr* crh
[0145] HpAz = HpAzmin+tauPAZv*crv
[0146] 式中，RPAZ表示通用航空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域半徑;Hpaz表示通用航 空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域高度;RpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域半徑； HpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域高度;tauPAZr表示水平避撞預(yù)留時間；tauPAZv表 示垂直避撞預(yù)留時間；crh表示他機(jī)和本機(jī)在指定時間節(jié)點的水平相對速度;crv表示他機(jī) 和本機(jī)在指定時間節(jié)點的垂直相對速度。
[0147] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述沖突檢測模塊103,包括：
[0148] 本機(jī)區(qū)域獲取單元，用于獲取所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域；
[0149] 本機(jī)區(qū)域比較單元，用于根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷 在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)是否會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū) 域；
[0150] 本機(jī)PAZ沖突判定單元，用于若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會 進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他 機(jī)存在PAZ沖突；
[0151] 本機(jī)CAZ沖突判定單元，用于若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會 進(jìn)入所述本機(jī)的避撞區(qū)域，則判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他 機(jī)存在CAZ沖突。
[0152] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述通航空中沖突檢測裝置，還包括：
[0153] 沖突事件獲取模塊，用于若判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與 所述他機(jī)存在沖突，則獲取發(fā)生沖突的時間節(jié)點；
[0154] 沖突時間差計算模塊，用于計算當(dāng)前時間距所述發(fā)生沖突的時間節(jié)點的時間差；
[0155] 沖突時間差比較模塊，用于判斷所述時間差是否小于預(yù)設(shè)的沖突告警時間門限；
[0156] 沖突告警模塊，用于若小于，則發(fā)出空中沖突告警信息。
[0157] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述沖突告警模塊，包括：
[0158] 告警時間差比較單元，用于若小于，則判斷當(dāng)前時間距上次針對所述本機(jī)與所述 他機(jī)發(fā)出空中沖突告警信息的時間的時間差是否大于預(yù)設(shè)的單次告警持續(xù)時間閾值；
[0159] 沖突告警單元，用于若大于，則發(fā)出空中沖突告警信息。
[0160] 在本申請?zhí)峁┑囊粋€實施例中，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取模塊，包括：
[0161 ]他機(jī)報文接收單元，用于接收他機(jī)發(fā)送的ADS-B報文；
[0162] 他機(jī)報文解析單元，用于解析所述ADS-B報文，獲得所述ADS-B報文中所述他機(jī)的 航向角、航行速度和測量位置；
[0163] 他機(jī)位置外推單元，用于根據(jù)所述他機(jī)的歷史位置信息，推算出所述他機(jī)在當(dāng)前 時間的外推位置；
[0164] 他機(jī)位置比較單元，用于判斷所述測量位置與所述外推位置之間的距離差是否小 于預(yù)設(shè)的距離閾值；
[0165] 他機(jī)數(shù)據(jù)獲取單元，用于若小于，則將所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行 速度和測量位置記錄為所述他機(jī)在當(dāng)前時間的航向角、航行速度和位置，以及根據(jù)所述 ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角和所述他機(jī)的歷史航向角，計算所述他機(jī)在當(dāng)前時間的轉(zhuǎn) 彎速率。
[0166] 以上，為本發(fā)明第二實施例提供的一種通航空中沖突檢測裝置說明。
[0167] 本發(fā)明提供的一種通航空中沖突檢測裝置與上述通航空中沖突檢測出于相同的 發(fā)明構(gòu)思，具有相同的有益效果，此處不再贅述。
[0168] 本發(fā)明還提供一種通用航空器，所述通用航空器上搭載有本發(fā)明提供的任一項所 述的通航空中沖突檢測裝置。
[0169] 由于所述通用航空器搭載有本發(fā)明提供的任一項所述的通航空中沖突檢測裝置， 因此，相關(guān)之處不再贅述，請參考上述通航空中沖突檢測裝置實施例的說明進(jìn)行理解。
[0170] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不 必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任 一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié) 合和組合。
[0171]需要說明的是，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的系統(tǒng)、 方法和計算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的 每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包 含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實 現(xiàn)中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方 框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而 定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組 合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件 與計算機(jī)指令的組合來實現(xiàn)。
[0172] 本發(fā)明實施例所提供的通航空中沖突檢測裝置可以是計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲 了程序代碼的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述程序代碼包括的指令可用于執(zhí)行前面方法實施例 中所述的方法，具體實現(xiàn)可參見方法實施例，在此不再贅述。
[0173] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、 裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0174] 在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以 通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分， 僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可 以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討 論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接 耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0175] 所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個 網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目 的。
[0176] 另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以 是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。
[0177] 所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以 存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說 對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計 算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個 人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。 而前述的存儲介質(zhì)包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(R0M，Read-0nly Memory)、隨機(jī)存取存 儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0178]最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡 管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依 然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn) 行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù) 方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種通航空中沖突檢測方法，其特征在于，包括： 獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以及獲取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn) 彎速率、航行速度和位置； 根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來一段 時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位 置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡； 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段 時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前 的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測 航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未 來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡，具體包括： 根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，采用趨勢外推法依次推算自 當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)多個時間節(jié)點對應(yīng)的所述本機(jī)的多個軌跡點，由所述本機(jī)的多 個軌跡點組成所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度 和位置，采用趨勢外推法依次推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述多個時間節(jié)點對 應(yīng)的所述他機(jī)的多個軌跡點，由所述他機(jī)的多個軌跡點組成所述他機(jī)的預(yù)測航跡。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述趨勢外推法的數(shù)學(xué) 算法，包括：式中，Φ表示航向角；Φ表示轉(zhuǎn)彎速率;V表示航行速度的水平分量，vz表示航行速度的垂 直分量;X、Y、Z表示軌跡點在本地坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)值;k的取值為1、2、3……，表示所述軌 跡點的序號;dt表示相鄰所述時間節(jié)點之間的時間間隔。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述本機(jī)的預(yù) 測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述 他機(jī)是否存在沖突，具體包括： 獲取所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域； 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段 時間內(nèi)所述本機(jī)是否會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū)域； 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會進(jìn)入所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則判斷 在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在PAZ沖突； 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)會進(jìn)入所述他機(jī)的避撞區(qū)域，則判斷 在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在CAZ沖突。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述獲取所述他機(jī)的保 護(hù)區(qū)域，包括： 根據(jù)以下通用航空器保護(hù)區(qū)域計算算法，計算所述他機(jī)的保護(hù)區(qū)域： RpAz = RpAzmin+tauPAZr 氺 crh HpAz = HpAzmin+tauPAZv*crv 式中，Rm表示通用航空器在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域半徑;Hpaz表示通用航空器 在指定時間節(jié)點保護(hù)區(qū)域的區(qū)域高度；RpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域半徑； HpAzmin表示通用航空器的最小保護(hù)區(qū)域高度;tauPAZr表示水平避撞預(yù)留時間；tauPAZv表 示垂直避撞預(yù)留時間；crh表示他機(jī)和本機(jī)在指定時間節(jié)點的水平相對速度;crv表示他機(jī) 和本機(jī)在指定時間節(jié)點的垂直相對速度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述本機(jī)的預(yù) 測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述 他機(jī)是否存在沖突，包括： 獲取所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域和避撞區(qū)域； 根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段 時間內(nèi)所述他機(jī)是否會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域或避撞區(qū)域； 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會進(jìn)入所述本機(jī)的保護(hù)區(qū)域，則判斷 在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在PAZ沖突； 若在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)會進(jìn)入所述本機(jī)的避撞區(qū)域，則判斷 在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在CAZ沖突。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，還包括： 若判斷在自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)存在沖突，則獲取發(fā) 生沖突的時間節(jié)點； 計算當(dāng)前時間距所述發(fā)生沖突的時間節(jié)點的時間差； 判斷所述時間差是否小于預(yù)設(shè)的沖突告警時間門限； 若小于，則發(fā)出空中沖突告警信息。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述若小于，則發(fā)出空 中沖突告警信息，包括： 若小于，則判斷當(dāng)前時間距上次針對所述本機(jī)與所述他機(jī)發(fā)出空中沖突告警信息的時 間的時間差是否大于預(yù)設(shè)的單次告警持續(xù)時間閾值； 若大于，則發(fā)出空中沖突告警信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通航空中沖突檢測方法，其特征在于，所述獲取他機(jī)當(dāng)前的航 向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，包括： 接收他機(jī)發(fā)送的ADS-B報文； 解析所述ADS-B報文，獲得所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行速度和測量位置； 根據(jù)所述他機(jī)的歷史位置信息，推算出所述他機(jī)在當(dāng)前時間的外推位置； 判斷所述測量位置與所述外推位置之間的距離差是否小于預(yù)設(shè)的距離閾值； 若小于，則將所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角、航行速度和測量位置記錄為所述他 機(jī)在當(dāng)前時間的航向角、航行速度和位置，以及根據(jù)所述ADS-B報文中所述他機(jī)的航向角和 所述他機(jī)的歷史航向角，計算所述他機(jī)在當(dāng)前時間的轉(zhuǎn)彎速率。10. -種通航空中沖突檢測裝置，其特征在于，包括： 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，以及獲 取他機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置； 預(yù)測航跡推算模塊，用于根據(jù)所述本機(jī)當(dāng)前的航向角、轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推 算自當(dāng)前時刻起未來一段時間內(nèi)所述本機(jī)的預(yù)測航跡；以及根據(jù)所述他機(jī)當(dāng)前的航向角、 轉(zhuǎn)彎速率、航行速度和位置，推算自當(dāng)前時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述他機(jī)的預(yù)測航跡； 沖突檢測模塊，用于根據(jù)所述本機(jī)的預(yù)測航跡和所述他機(jī)的預(yù)測航跡，判斷在自當(dāng)前 時刻起未來所述一段時間內(nèi)所述本機(jī)與所述他機(jī)是否存在沖突。11. 一種通用航空器，其特征在于，所述通用航空器上搭載有權(quán)利要求10所述的通航空 中沖突檢測裝置。
【文檔編號】G08G5/04GK105931497SQ201610343881
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】李恒, 鄧勝吉, 趙澤西, 金立杰
【申請人】中國民用航空總局第二研究所