基于数字网格的飞行冲突探测与解脱

刘 西，南 英，孙 旺

(南京航空航天大学，江苏 南京 210016)

现阶段空中交通流量大幅增长［1］，防止飞行冲突主要有三种方式:空中交通管制调配(ATC)、机载防撞(TCAS)及目视避障［2］。ATC从全局角度指挥调配飞行器，然而TCAS适用于局部冲突解脱，考虑ATC管制回路是典型的人在回路决策系统［3］，严重依赖既定的管制规则和管制员的经验［4］，为了解决复杂条件下的飞行冲突问题，Reich建立了航空器碰撞模型理论［5］，将航空器简化为长方体;Folton利用维诺多边形的临近特性解决多机冲突探测问题［6］;Anderson和Lin建立了冲突区域的交叉航路防撞模型［7］;Erdmann利用无碰撞路径来防止航空器之间发生碰撞［8］。以上方法针对飞行器的中长期冲突探测，没有考虑短期探测的实时性和机动性，本文为解决多飞行器短期飞行冲突问题，提出了基于数字网格的冲突探测与解脱方法，将运动学模型离散化为决策模型，并采用空域网格坐标表示飞行器的短期可达域，保证了短期冲突探测的快速性，之后，采用动态规划方法，根据性能指标得到当前飞行冲突的最优解脱决策。该方法探测范围大于TCAS系统，且满足快速性、可靠性要求，可作为地面空管实时全局调控的最后介入手段，减轻人员负担，减少人为失误，为飞行安全提供保障。

1 数学模型及空域网格模型

1.1 空域网格模型

本文依据飞行间隔标准将空域划分成多个长方体［9］，高度对应垂直方向上的安全间隔［10］，由于不确定飞行方向，空域长宽按照同航迹最小安全距离取值，如图1所示。……