系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (8): 2163-2173.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.08.18

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基于速度障碍法的飞行冲突网络建模与分析

毕可心1,2, 吴明功1,2, 张文斌3, 温祥西1,2,*, 杜坎4   

  1. 1. 空军工程大学空管领航学院, 陕西 西安 710051
    2. 国家空管防相撞技术重点 实验室, 陕西 西安 710051
    3. 中国人民解放军31435部队, 辽宁 沈阳 110015
    4. 中国人民解放军32211部队, 陕西 榆林 719006
  • 收稿日期:2020-09-11 出版日期:2021-07-23 发布日期:2021-08-05
  • 通讯作者: 温祥西
  • 作者简介:毕可心(1997—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为空中交通管制、复杂网络|吴明功(1966—), 男, 教授, 硕士, 主要研究方向为航空管制、交通运输工程|张文斌(1970—), 男, 高级工程师, 本科, 主要研究方向为航空管制|温祥西(1984—), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为复杂网络、空管自动化|杜坎(1985—), 男, 助理工程师, 本科, 主要研究方向为航空管制
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(71801221);陕西省自然科学研究计划(2018JQ7004)

Modeling and analysis of flight conflict network based onvelocity obstacle method

Kexin BI1,2, Minggong WU1,2, Wenbin ZHANG3, Xiangxi WEN1,2,*, Kan DU4   

  1. 1. Air Traffic Control and Navigation College, Air Force Engineering University, Xi'an 710051, China
    2. National Key Laboratory of Air Traffic Collision Prevention, Xi'an 710051, China
    3. Unit 31435 of the PLA, Shenyang 110015, China
    4. Unit 32211 of the PLA, Yulin 719006, China
  • Received:2020-09-11 Online:2021-07-23 Published:2021-08-05
  • Contact: Xiangxi WEN

摘要:

由于依据航空器相对位置关系构建的复杂网络模型未考虑速度、航向等信息, 对航空器之间的冲突和空中交通的复杂情况反映能力有限。为解决这一问题, 使用速度障碍模型优化飞行状态网络中航空器节点之间的连边和权重, 在考虑航空器位置临近的同时, 关注航空器的航向与速度状态, 使网络能够反映出更多空域系统的内禀属性。通过程序仿真和长水机场雷达数据进行验证, 结果表明,该模型相较于飞行状态网络能够更加准确地反映航空器之间的冲突关系和空域的复杂信息, 减少飞行冲突的虚警数量, 提升网络的信息价值。

关键词: 速度障碍法, 飞行冲突, 复杂网络, 空中交通管制, 管制员

Abstract:

Due to the lack of information such as the speed and direction of aircraft, the complex network model based on the relative position relationship has limited ability to reflect the conflicts between aircrafts and the complex situation of air traffic. In order to solve this problem, speed obstacle model is used in this paper to optimize the connection and weight between aircraft nodes in the aircraft state network. While considering the proximity of aircraft to positions, the direction and speed of aircraft are concerned, so that the network can reflect more intrinsic properties of airspace system. Program simulation and verification by radar data of Changshui Airport show that the model in this paper can more accurately reflect the airspace complexity information and the conflict between aircrafts compared with the aircraft state network, so that the number of false alarms for flight conflicts are reduced and the value of network information is improved.

Key words: velocity obstacle method, flight conflict, complex network, air traffic control, controller

中图分类号: