1.基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、根据飞机本身的制造性能参数、飞机速度、飞机尾流和导航性能,构建不同型号飞机的概率型安全包络;进一步根据飞机安全包络的大小选择网格层级,对目标空域A进行网格划分,并采用反向“Z”序得到空域网格单元的编码;步骤二、针对空域A的若干飞机,根据每架飞机的飞行计划得到各自飞往不同空域网格单元中的概率;针对每个空域网格单元,利用各飞机飞往该单元的概率计算该单元的模糊碰撞概率集合P′;所述的每架飞机飞往不同空域网格单元中的概率,计算过程如下:M架飞机的离散随机变量为Y={y 0 ,y 1 ,...,y i ,...,y M-1 };编号为y j 的飞机在编码为x i 的空域网格单元的概率p ij ,表示如下:p ij =P(X=x i ,Y=y i )编码为x i 的空域网格单元中,M架飞机的概率集合为{p i0 ,p i1 ,...p ij ,...p iM-1 };每架飞机都有对应的m×n个概率值,编号为y j 的飞机的概率值集合为{p 1j p 2j ,...p ij ,...p m×nj };步骤三、针对每个空域网格单元,根据概率不为0的条件,计算飞往该单元的飞机集合,将所有网格单元对应的飞机集合组成集合S;将每个空域网格单元,该单元的飞机集合以及模糊碰撞概率集合,利用三者之间的映射关系,组成各单元的三元组数据;步骤四、依次选择每个单元的三元组数据,判断其模糊碰撞概率是否大于等于模糊碰撞概率算子,如果是,则在该单元存在碰撞风险,将其对应的三元组数据保存至数组集合G*,否则,碰撞风险忽略不计,继续判段下一个空域网格单元;直至所有单元判断完毕得到新的集合G*;步骤五、逐个选择新集合G*中的三元组元素,判断当前三元组元素中的飞机组成集合中飞机个数是否不低于2,如果是,将当前元素对应的单元按照网格层级r 1 再次进行划分,r 1 >r 0 ,形成m 1 行n 1 列的均匀分布的子网格,网格编码仍采用反向“Z”序;否则,对当前元素的单元不予处理,继续选择下一个元素重新判断,将满足飞机个数的单元网格按层级r 2 划分,依次类推,直至将新集合G*中的三元组元素判断完毕;步骤六、将重新进行网格编码的各空域网格单元,分别进行碰撞风险的概率计算。
2.如权利要求1所述的基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,所述的安全包络形如椭球体,包络边缘为目前飞行间隔标准,椭球体从包络边缘到飞机本身,碰撞风险概率呈指数增长。
3.如权利要求1所述的基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,所述的对目标空域A进行网格划分,具体步骤如下:首先,根据飞机安全包络的大小,选择对应的网格层级;利用网格层级为r 0 的空域网格单元,对目标空域A进行网格递归划分,形成m行n列的均匀分布的子网格;包络体积越大,选择的网格层级r 0 越小,空域网格单元越大,反之类似;然后,从网格坐标的原点开始,按照先经度增大、再纬度增大的方向,依次对子网格进行数值编码;得到网格的编码序号i=1,2,...,m×n;用离散随机变量X={x 1 ,...,x i ,...,x m×n }表示。
4.如权利要求1所述的基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,所述的模糊碰撞概率集合:P′={P′ 1 ,P′ 2 ,...P′ i ,..P′ m×n };针对编码为x i 的空域网格单元,模糊碰撞概率P i ′公式为:所有其余的每个空域网格单元的模糊碰撞概率最终组成该单元的模糊碰撞概率集合P′。
5.如权利要求1所述的基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,所述的所有网格单元的飞机集合组成集合S={S 1 ,S 2 ,...S i ,...S m×n };针对编码为x i 的空域网格单元,求出满足概率p ij ≠0的所有飞机组成集合S i 。
6.如权利要求1所述的基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,所述的三元组数据中,编码为x i 的空域网格单元,飞机组成集合S i 和模糊碰撞概率P i ′组成的三元组数据G i (x i ,P i ′,S i ),映射关系如下: 且 使得f 1 -1 (P i ′)=x i ; 且 使得f 2 -1 (S i )=x i 。
7.如权利要求1所述的基于空域网格的飞机安全包络计算碰撞风险概率的方法,其特征在于,所述的各空域网格单元分别进行碰撞风险的概率计算,具体为:步骤901,针对重新进行编码的空域网格单元x i *,飞机个数为 N≥2;该单元的网格层级为r g ,形成m p 行n p 列的均匀分布的子网格,步骤902,在该空域网格单元x i *内计算每个飞机的安全包络;各飞机的安全包络为该飞机在单元x i *内占用的子网格集合;所有飞机的安全包络集合为 i u 为单元x i *内第u个子网格;步骤903,在该空域网格单元x i *内计算每个飞机所在的高度层;所有飞机的高度层集合为 其中, 为单元x i *内飞机 的高度; 为飞机 在其安全包络的第i k 个子网格的高度;步骤904、遍历该单元内每两个飞机,判断两个飞机的相邻高度层交集是否为空集或者这两个飞机的安全包络集合是否为空集合,如果是,则该单元x i *不存在碰撞风险;否则,进入步骤905;步骤905、将单元x i *内所有飞机的安全包络对应的空域子网格取交集,并将交集中各飞机的安全包络概率分布进行耦合,得到安全包络重叠部分各个空域子网格的碰撞概率分布;编号为 的各飞机安全包络的概率分布,分别表示为: 为飞机 的安全包络占用的子网格集合; 为飞机 的安全包络所在的高度层集合;耦合运算得到重叠部分各个空域子网格的碰撞概率分布,计算公式如下:步骤906、通过计算碰撞概率密度函数关于重叠包络部分的积分得到风险碰撞概率;计算公式为:h为网格x对应的高度, 为由碰撞概率分布函数 得出的碰撞概率密度函数。