1.一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,获取当前航空器的相关信息,预测得到四维航迹集,并下传给地面管制系统;步骤2,地面管制系统获取其他航空器的相关信息,预测其他航空器的四维航迹集;步骤3,地面管制系统基于步骤1中下传的当前航空器四维航迹集和步骤2预测的其他航空器的四维航迹集,进行当前航空器的四维航迹的可行性评估;步骤4,若步骤3中可行性评估的结果满足要求,则将评估结果上传给当前航空器,完成航迹选择,否则执行步骤5;步骤5,地面管制系统生成新的四维航迹,上传给当前航空器;步骤6,当前航空器根据新的四维航迹进行评估,若满足要求,则当前航空器执行并完成航迹选择,否则重新执行步骤1,直至完成基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选;其中,步骤3中所述的进行当前航空器的四维航迹的可行性评估,即采用面向冲突管理与容流平衡的协商航迹评估方法,对当前航空器的四维航迹进行可行性评估,包括以下步骤:步骤3-1,根据扇区的容量大小判断空域内扇区容量是否超容,统计未来预设时间内在扇区的航空器的数量,如果大于所述扇区容量,则超容,即判定当前航空器的四维航迹不可行,否则执行步骤3-2;步骤3-2,设定协商优先级,并获取当前航空器的待协商航迹,具体如下:依据航空器预计占用空域时间的从大到小的顺序评价运行效率的影响,按照预计占用空域时间的从大到小的顺序确定所有航空器的协商优先级;当预设时间段预计飞行量大于阈值,则优先选择预计占用空域时间大的航迹;其中,所述预计占用空域时间属性p的计算方法如下:其中,t u 表示预计空域占用时间,p表示预计占用空域时间属性的值,t u 越大,p值越小,b表示是常值,取正数;步骤3-3,基于步骤3-2的方法,根据协商优先级得到所有航空器的待协商航迹;步骤3-4,以待协商的航迹为基础,判断所有航空器的飞行意图和航迹限制是否存在冲突,如果存在冲突则将该航迹放入不可行航迹集,如果不存在冲突则放入可行航迹集。
2.根据权利要求1所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤1中所述的当前航空器的相关信息,包括:当前航空器的状态、气象条件和航空器意图;其中,所述当前航空器的状态,包括航空器当前的质量、推力、阻力、位置、速度和倾斜角;所述气象条件,包括风速和风向;所述航空器意图,包括航空器的目标速度或爬升率。
3.根据权利要求2所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤1中所述的预测得到四维航迹集,即通过空地信息共享的方式预测得到当前航空器的四维飞行航迹剖面集,具体方法包括:通过在预设时间间隔内的积分微分方程来预测当前航空器航迹的连续点;通过空地数据链进行空地信息共享,即通过所述空地数据链在当前航空器和地面管制系统之间传递信息,对当前航空器的实时空间动态、航向、上升或下降趋势进行识别,得到当前航空器的动态位置和四维飞行轨迹剖面集。
4.根据权利要求3所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤2中所述的其他航空器的信息,包括:飞行计划信息,空中交通管制的要求,飞机的标准飞行程序,飞机巡航高度和速度,转换高度,航路点的路点位置、高度、速度,航路点高度和速度限制信息。
5.根据权利要求4所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤2中所述的预测其他航空器的四维航迹集,包括:步骤2-1,根据所述飞行计划信息中的起飞机场、落地机场、航路点的路点位置、高度和速度信息,进行综合计算,形成水平轨迹,并且确定各航路点的高度和速度;步骤2-2,按照空中交通管制的要求、飞机的标准飞行程序、飞机巡航高度和速度、转换高度以及航路点高度和速度限制信息,生成划分为若干段的高度剖面和速度剖面,将高度剖面和速度剖面和所述水平轨迹合成,得到其他航空器的四维轨迹。
6.根据权利要求5所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤4中所述的要求,即当前空域内空管提出的要求,包括:飞行计划限制、流控限制、空域限制和全局态势限制。
7.根据权利要求6所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤5中所述的生成新的四维航迹,即基于机载偏好、管制偏好和航司偏好生成无冲突四维航迹,包括以下步骤:步骤5-1,采用空域栅格方法对空域网络进行处理,生成无冲突轨迹的搜索空间;步骤5-2,根据空域容量限制及空域环境影响,对无冲突轨迹的搜索空间进行调整;步骤5-3,根据图论原理,通过规划航空器最短飞行路径实现无冲突轨迹规划模型求解,生成所述新的四维航迹。
8.根据权利要求7所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤6中所述的进行评估,即基于航空器飞行性能限制进行评估,包括以下步骤:步骤6-1,以新的航空器四维航迹为输入,基于航空器性能的航迹限制冲突检测方法,即从航空器爬升率或下降率、最大转弯半径和速度包络方面,识别相互之间存在矛盾的航迹限制对;步骤6-2,采用层次分析法,通过对收集的航空器历史飞行过程中的爬升率、下降率、最大转弯半径和速度在不同飞行阶段的性能限制进行统计,得到航空器飞行过程中的爬升率、下降率、最大转弯半径和速度在不同飞行阶段的范围,判断步骤5生成的新的航空器四维航迹是否在不同飞行阶段的范围内,如果是则认为步骤5生成的航空器四维航迹与航迹限制无冲突,即评估结果为可行,否则认为存在冲突,即评估结果为不可行;步骤6-3,若评估结果为可行,则航空器执行步骤5生成的航空器四维航迹,否则执行步骤1。
9.根据权利要求8所述的一种基于空地协商的多航空器无冲突航迹优选方法,其特征在于,步骤5-3中所述通过规划航空器最短飞行路径实现无冲突轨迹规划模型求解,包括:步骤5-3-1,根据预测的航空器四维航迹与空域栅格关联;步骤5-3-2,根据四维航迹预计占用空域时间的大小,给每个空域栅格赋值,赋值的范围为[0,1];步骤5-3-3,以航空器的当前位置为起点,航空器未来一段时间期望到达的位置为终点,以及不可用栅格凸边界的顶点,可用栅格的中心点作为无冲突轨迹规划的关键顶点,以优先级最高为目标,运用Dijkstra最短路径算法计算获取航空器最短飞行路径。