面向复杂空域的多航空器交互风险评估方法

为评估复杂交通场景下的多航空器的交互风险,由空中交通风险与势场理论的相似性,创新性地提出了“多航空器与空域环境的交互势场”概念。构造以航空器、空域点关键及航路为势场源的交互势场,并分别提出了航空器、空域关键点及航路交互势场的生成函数模型;构造随时间变化的历史航迹势场模型,提出考虑历史航迹的短期影响效应的交互势场修正方法;考虑航空器在水平与垂直维度的多场景安全间隔标准,求解满足安全间隔标准的交互势场生成函数参数;考虑多势场源的交互特征,提出了航空器、空域关键点及航路交互势场的融合机制。借鉴势场力与势能的转化关系,提出了基于势能的航空器交互风险指标R_(PE),从能量的角度,揭示了多航空器交互以及航空器与空域环境交互的风险变化过程。为验证评估方法的有效性,以国内某真实扇区为场景开展仿真实验,结果表明:①与其他风险表征指标相比,所提的交互风险指标R_(PE)更接近于空中交通管制员感知到的风险指数;②在某些区间,R_(PE)表现的更为灵敏,平均绝对误差为0.077,明显低于传统基于冲突时间的风险指数RATSR。综上,本文所提出的交互风险评估方法有望为未来空中复杂交通场景的风险管理提供更加精确的决策支撑。