A flight conflict detection method based on flight trend inference and spatiotemporal probability distribution grids. The method comprises: 1) performing data preprocessing on satellite-based collaborative surveillance information, extracting real-time dynamic information of aircraft flight, and obtaining aircraft operation state estimation in a current airspace; 2) extracting information reflecting current aircraft flight intention in an ADS-B system surveillance report, performing probabilistic inference on the flight trend by combining the current state with information of the surveillance report, and finding a trend model currently having the highest probability, to infer the flight trend; 3) constructing a flight model combination in a period of time in future of the aircraft by combining the flight trend inference result and flight plan information, performing calculation on the flight models of the aircraft according to a theory of flight dynamics, and inferring a precise representation result of a four-dimensional flight path for the period of time in future of the aircraft in combination with meteorological wind information at the position of the aircraft; 4) performing rasterization-based grid division on a controlled airspace by using a regular cube structure, and labeling each grid by means of four variables including latitude, longitude, height, and time; and performing temporally and spatially constrained modeling and hazard probability labeling on grids in a spatiotemporal conflict airspace; 5) calculating a position prediction error ellipse range of the aircraft within the period of time in future, and performing Gaussian distribution assumption on inferred position errors of the aircraft in the latitude, longitude and time in the period of time in future, and calculating a joint probability density of the aircraft appearing in grids of the controlled airspace; and 6) calculating flight conflicts in spatiotemporal distribution grids in the controlled airspace by means of the calculated joint probability density of each aircraft appearing in the grids of the controlled airspace. The method has complementary advantages for a conventional flight path inference model, improves the stability and robustness of precise representation of the flight path under joint disturbance by multiple uncertain factors, and has great significance for improving the operation efficiency of air traffic and ensuring the operation safety in the air.
Procédé de détection de conflit de vol reposant sur une déduction de tendance de vol et des grilles de distribution de probabilité spatiotemporelle. Le procédé consiste : 1) à réaliser un prétraitement de données sur des informations de surveillance collaborative reposant sur un satellite, à extraire des informations dynamiques en temps réel de vol d'aéronef et à obtenir une estimation d'état de fonctionnement d'aéronef dans un espace aérien actuel ; 2) à extraire des informations reflétant une intention de vol d'aéronef actuelle dans un rapport de surveillance de système ADS-B, à réaliser une inférence probabiliste sur la tendance de vol en combinant l'état actuel avec des informations du rapport de surveillance et à trouver un modèle de tendance ayant actuellement la probabilité la plus élevée pour déduire la tendance de vol ; 3) à construire une combinaison de modèles de vol dans une période future de l'aéronef en combinant le résultat de déduction de tendance de vol et des informations de plan de vol, à réaliser un calcul sur les modèles de vol de l'aéronef en fonction d'une théorie de dynamique de vol et à déduire un résultat de représentation précise d'un trajet de vol en quatre dimensions pendant la période future de l'aéronef en combinaison avec des informations de vent météorologique au niveau de la position de l'aéronef ; 4) à réaliser une division de grille à base de tramage sur un espace aérien contrôlé au moyen d'une structure cubique régulière et à étiqueter chaque grille au moyen de quatre variables comportant la latitude, la longitude, la hauteur et le temps ; et à réaliser une modélisation contrainte dans le temps et dans l'espace et un étiquetage de probabilité de danger sur des grilles dans un espace aérien de conflit spatio-temporel ; 5) à calculer une plage d'ellipse d'erreur de prédiction de position de l'aéronef dans la période future et à réaliser une hypothèse de distribution gaussienne sur des erreurs de position déduites de l'aéronef dans la latitude, la longitude et le temps dans la période future, et à calculer une densité de probabilité conjointe de l'aéronef apparaissant dans des grilles de l'espace aérien contrôlé ; et 6) à calculer des conflits de vol dans des grilles de distribution spatiotemporelles dans l'espace aérien contrôlé au moyen de la densité de probabilité conjointe calculée de chaque aéronef apparaissant dans les grilles de l'espace aérien contrôlé. Le procédé présente des avantages complémentaires pour un modèle de déduction de trajet de vol classique, améliore la stabilité et la robustesse de représentation précise du trajet de vol sous une perturbation conjointe par de multiples facteurs incertains et présente une grande importance destinée à améliorer l'efficacité de fonctionnement du trafic aérien et à assurer la sécurité de fonctionnement dans l'air.
一种基于飞行趋势推理的时空概率分布网格飞行冲突检测方法,该方法包括:1)将星基协同监视信息进行数据预处理,提取出航空器飞行的实时动态信息,获取当前空域中航空器运行状态估计;2)提取ADS-B系统监视报告中反映当前航空器飞行意图的信息,将当前状态与监视报告信息相结合对飞行趋势进行概率性推理,寻找当前概率最大的趋势模型,推测出飞行趋势;3)结合飞行趋势推理结果和飞行计划信息,构造航空器未来一段时间的飞行模型组合,依据飞行动力学理论对航空器飞行模型进行计算,结合航空器所在位置处的气象风信息,推算出航空器未来一段时间的四维航迹精细化表征结果;4)采用规则立方体结构对管制空域进行栅格化网格划分,使用经纬度、高度、时间四个变量对每个网格进行标记;对时空冲突空域的网格进行时间和空间上的受限建模和危险概率标记;5)计算获取航空器未来一段表征时间范围内位置预测误差椭圆范围,并对航空器未来一段时间的推算位置误差在经纬度、时间上作高斯分布假设,计算出航空器在管制空域网格内出现的联合概率密度;6)利用计算出的每个航空器在管制空域网格内出现的联合概率密度,计算出管制空域各时空分布网格内的飞行冲突情况。该方法实现了对传统航迹推算模型的优势互补,提升了不确定多因素共同扰动下航迹精细化表征的稳定性和鲁棒性,对于提高空中交通运行效能,保障空中运行安全具有重要意义。
FLIGHT CONFLICT DETECTION METHOD BASED ON FLIGHT TREND INFERENCE AND SPATIOTEMPORAL PROBABILITY DISTRIBUTION GRIDS
PROCÉDÉ DE DÉTECTION DE CONFLIT DE VOL REPOSANT SUR UNE DÉDUCTION DE TENDANCE DE VOL ET DES GRILLES DE DISTRIBUTION DE PROBABILITÉ SPATIOTEMPORELLE
基于飞行趋势推理的时空概率分布网格飞行冲突检测方法
2023-07-13
Patent
Electronic Resource
Chinese
IPC: | G08G Anlagen zur Steuerung, Regelung oder Überwachung des Verkehrs , TRAFFIC CONTROL SYSTEMS |
Conflict Probability for Free Flight
AIAA | 1997
|Conflict Probability Estimation for Free Flight
NTRS | 1996
|Conflict probability estimation for free flight
AIAA | 1997
|Conflict Probability Estimation for Free Flight
NTIS | 1996
|Conflict Probability Estimation for Free Flight
Online Contents | 1997
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