一种空域运行飞行风险评估平台

技术领域

本申请涉及飞行控制领域，尤其涉及一种空域运行飞行风险评估平台。

背景技术

随着飞行产业的迅速发展，飞行器在多场景、多行业行业应用不断取得突破，成为经济发展的新亮点。但近几年也凸显了飞行器的使用缺点，包括：无序飞行和非法使用，造成人伤物损、干扰航班飞行。目前的风险管控技术的问题也在于成本高、部署不方便、使用不规范，并且难以实现对飞行器的有效探测、识别和管理。

发明内容

为解决上述现有问题，本申请提供一种空域运行飞行风险评估平台,包括：空域信息采集装置、飞行终端、风险评估端；所述空域信息采集装置上搭载有数字孪生空域信息采集装备；所述数字孪生空域信息采集装备包括多源环境感知模块、气象监测模块、空域检测模块、通信模块、高精度定位模块；所述空域信息采集装置与飞行终端信息交互，传输所述多源环境感知模块、气象监测模块、空域检测模块、高精度定位模块的信息；所述飞行终端与风险评估端信息交互。

在某些实施例中，所述多源环境感知模块，包括光学摄像头和激光雷达；所述气象监测模块，包括风速监测传感器、风向监测传感器、光强监测传感器、气压监测传感器、湿度监测传感器、温度监测传感器；所述空域检测模块，包括卫星地理信息、空域环境传感器、航线数据；所述高精度定位模块通过GPS或北斗对飞行器进行定位；所述通信模块将多源环境感知模块、气象监测模块、空域检测模块、高精度定位模块采集的信息发送至所述飞行终端。

在某些实施例中，所述风险评估端，内置有高精度地图模块、飞行运营空域风险评估模块和飞行运营空域飞行匹配模块；所述高精度地图模块中包含高精度地图库；所述飞行运营空域风险评估模块中内嵌有空域评估维度和评估算法；所述飞行运营空域飞行匹配模块中内嵌有飞行匹配算法。

在某些实施例中，所述风险评估端包括：生成飞行器使用条件：确定拟运营的飞行飞行器的机型，将机型说设计运行条件的信息录入到风险评估端中，生成飞行器使用条件。

在某些实施例中，所述风险评估端还包括：选取拟运营空域：

从风险评估端的高精度地图模块中选取拟运营空域：同时高精度地图模块输出拟运营空域的构成信息。

在某些实施例中，所述空域信息采集装置还包括：采集实际空域要素信息：

根据选取的拟运营空域，空域信息采集装置沿拟运营空域航行，在航行过程中，数字孪生信息采集装备实时记录空域信息，包括空域信息、空域几何特征信息、气象信息、空域光线信息、空域环境信息、通信信息。

在某些实施例中，所述空域信息采集装置还包括：生成数字孪生空域谱：

风险评估端将空域信息采集装置所采集的信息和高精度地图模块提供的空域构成信息进行融合叠加，生成数字孪生空域谱：并将空域谱中非正常态情形进行标记；当空域本体风险评估未达到设定要求时，重新执行新的拟运营空域。

在某些实施例中，所述风险评估端还包括：选取拟运营空域：从风险评估端的高精度地图模块中选取拟运营空域：同时高精度地图模块输出拟运营空域的构成信息：对空域飞行适用性匹配进行风险评估；当空域飞行适用性匹配度达到设定要求时，则视所选取的拟运营空域支持飞行飞行器运营；当空域飞行适用性匹配度未达到设定要求时，则视所选取的拟运营空域不支持飞行飞行器运营。

在某些实施例中，所述风险评估端还包括：设定评估维度，对评估维度设定权重并进行满分赋值对每个评估维度进行归一化处理并赋予权重，并确定每个评估维度的满分赋值；判断评估风险，设定评估界值，根据的值，判断空域本体风险高低：当小于评估界值时，则认定所选取的拟运营空域为高风险；当大于评估界值时，则认定所选取的拟运营空域为低风险。

在某些实施例中，所述风险评估端还包括：所述风险评估端中的飞行运营空域飞行匹配模块，根据输入的拟运营的飞行飞行器设计运行条件和所选取的拟运营空域的实际空域信息，采用预设方法计算空域飞行适用性匹配度：将飞行器设计运行条件和实际空域应用条件各要素一对一进行匹配，当飞行器设计运行条件的要素和实际空域应用条件的要素一对一完全匹配时，赋值为1，否则赋值为0，设定空域飞行适用性匹配度阈值；

当大于等于空域飞行适用性匹配度阈值时，则认定所选取的拟运营空域为低风险，支持飞行飞行器运营；当小于空域飞行适用性匹配度阈值时，则认定所选取的拟运营空域为高风险，不支持飞行飞行器运营从以上技术方案可以看出，

本申请具有以下优点：与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明提供的一种飞行运营空域风险评估平台，该评估平台包括空域信息采集装置、飞行终端、风险评估端、飞行匹配端，该评估平台具有功能齐全，结构合理，便于操作等特点，该评估平台是借助多传感器融合感知、高精度地图、空域无损探伤等技术，对生成的数字孪生空域谱与飞行器的使用条件进行匹配，借助赋权匹配算法等方法进行评估，评估方法具有科学性和说服力。为飞行飞行器运营空域审批提供支持，解决了飞行飞行器安全运营导致核批困难的难题。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请提供的一种实施例的平台示意图；

图2为本申请提供的另一种实施例的平台示意图；

图3为本申请提供的一种实施例的风险评估方法示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

如图1所示，该飞行运营空域风险评估平台包括空域信息采集装置1、飞行终端2、风险评估端3、飞行匹配端4。借助该飞行运营空域风险评估平台，通过多传感器融合感知、高精度地图、空域飞行无线通讯、空域无损探伤等技术，对实际空域采集信息与地图模块信息融合，将生成的数字孪生空域信息谱和飞行飞行器的使用条件进行对比评估，并借助赋权匹配算法对结果进行匹配，确定风险高低，从而判断空域是否满足支持飞行飞行器安全运营的条件。

所述空域信息采集装置1是航行飞行器，除具备普通飞行器航行功能外，还搭载有数字孪生空域信息采集装备。该信息采集装备的核心模块包括有：多源环境感知模块11、气象监测模块12、空域检测模块13、通信模块14、高精度定位模块15。多源环境感知模块11、气象监测模块12和空域检测模块13用于采集相关信息，并将采集的相关信息通过通信模块14发送至飞行终端2，飞行终端2再发送给风险评估端3；高精度定位模块15用于对飞行器的定位，定位信息也通过飞行终端2发送给风险评估端3。

多源环境感知模块11至少包括有：光学摄像头和激光雷达。其中激光雷达位于飞行器底部。这些器件用于记录空域信息采集装置的370度环境信息、空域照明情况、空域情况等。

在某些实施例中，气象监测模块较佳的是置于飞行器底部，并配置多种气象监测传感器，具体包括风速监测传感器、风向监测传感器、光强监测传感器、气压监测传感器、湿度监测传感器、温度监测传感器，用于对飞行器周围的风向、空气温度、空气湿度、光照强度、大气压力等气象要素进行自动监测。

在某些实施例中，空域检测模块置于机头的前下方，包括：卫星地理信息、空域环境传感器，用于采集空域的平整度和温湿度。

所述数字孪生空域信息采集装备还包括通信模块14和高精度定位模块15，通信模块用于支持无线通信方式，与飞行终端2进行实时信息交互。高精度定位模块15的定位级别支持厘米级，用于飞行器定位，可通过GPS或北斗实现。

所述飞行终端2间隔地分布在空域两侧，飞行终端2具有无线收发模块，具有信息收发功能，用于与具备空域飞行协同功能的飞行器进行信息交互，在本发明中直接与飞行器上的通信模块14进行信息交互。

所述风险评估端3设置于后台服务端，内置有高精度地图模块、飞行运营空域风险评估模块和飞行运营空域飞行匹配模块。高精度地图模块中包含有高精度地图库，用于对评估空域的选取。飞行运营空域风险评估模块中包括有设定的空域评估维度、评估算法等。飞行运营空域飞行匹配模块中内嵌飞行匹配算法，并能生成飞行匹配结果值。

风险评估端3可以通过网络下载飞行终端2接收的空域信息采集装置1采集的信息。

所述飞行匹配端4，通过无线通信方式与风险评估端3进行信息交互，在对飞行飞行器使用条件进行现场核对时，操作人员可使用飞行匹配端4记录信息，并将信息传输至风险评估端3上。

基于上述飞行运营空域风险评估平台，可以对飞行运营空域进行风险评估，本发明提供一种飞行运营空域风险评估方法，该方法评估步骤包含如下：

S1、生成飞行器使用条件

首先申报主体确定拟从事运营的飞行飞行器的机型，将机型说明书中有关于设计运行条件的信息录入到风险评估端3中，从而生成制式飞行器使用条件。

S2、选取拟运营空域

申报主体从风险评估端3的高精度地图模块中选取待评估的飞行拟运营空域，空域的选择具体到空域级别，平台的高精度地图模块同时输出空域构成信息。

S3、采集实际空域要素信息

根据选择的拟运营空域，操作人员操作空域信息采集装置1从空域起点出发，按照规定航线航行至空域终点，并往复一次。在航行过程中全程开启空域信息采集装置1上的数字孪生信息采集设备。采集时间段分别选取完全自然光照明条件下和完全无日光照明条件下两种情况进行。

在空域信息采集装置1航行过程中，数字孪生信息采集装备实时记录选定空域的空域信息、空域几何特征信息、气象信息、空域光线信息、空域环境信息、通信信息等。其中空域信息通过空域检测模块13获得，包括空域空域的平整度、空域是否冰雪覆盖等，气象信息通过气象监测模块12获得，包括风向、空气温度、空气湿度、光照强度、大气压力等，空域环境信息通过多源环境感知模块11获得，包括空域信息等，通信信息通过通信模块14获得，位置信息通过高精度定位模块15获得。

S4、生成数字孪生空域谱

空域信息采集装置1将所采集的信息通过空域上布设的飞行终端2传输至风险评估端3上。风险评估端3将空域信息采集装置1所采集的信息和平台中高精度地图模块提供的空域构成信息，生成数字孪生空域谱。并将生成的数字孪生空域谱上各要素非正常态情形可使用黑点进行标记。空域信息采集装置1所采集的信息和平台中高精度地图模块提供的空域构成信息的融合叠加就是图层叠加的过程，属于现有技术，高精度地图有一个基础图层，采集到的信息分图层与基础图层进行叠加。非正常态黑点是采集装置采集回来的信息在地图上进行的标记，确保高精度地图能够包括这些信息。

S5、评估空域风险

对生成的数字孪生空域谱和空域飞行适用性的风险评估分为两个阶段，第一阶段为空域本体风险评估，第二阶段为空域飞行适用性匹配风险评估。

飞行运营空域风险评估模块中设定评估维度，本实施例设定多个评估维度进行评估，具体多个评估维度分别是：空域结构特征适应性、特殊空域设施适应性、空域适应性、特殊气象条件适应性、空域环境适应性、通信条件影响性。非正常态黑点标记与上述评估维度对应匹配，是其中一个维度或几个维度的组合。

对评估维度设定权重，并进行满分赋值

利用层次分析和熵权算法，对每个评估维度进行归一化处理并赋予权重，并确定每个评估维度的满分赋值，设定总评估维度满分为100分，

对评估维度进行实际赋值

对多个评估维度的实际赋值采用减分制的方法，当系统每识别出一个非正常态黑点时，则从对应的评估维度满分赋值分中减5分，并且每个评估维度赋值最低分值为0分。

根据每个评估维度的权重，计算总评估维度实际赋值，因此，总评估维度实际赋值通过上述公式的每个评估维度实际赋值和对应的权重可计算得出。

根据的值，判断空域本体风险高低。设定评估界值，例如为70分。当＜70分时，则认定空域本体为高风险，本空域不能支持飞行飞行器安全运营，需重新选择空域进行匹配。当≥70分时，则认定空域本体为低风险，进入第二个阶段的风险评估，也就是空域飞行适用性匹配风险评估。

根据拟运营的飞行飞行器的设计运行条件和拟运营空域的实际空域信息，通过风险评估端中的飞行运营空域飞行匹配模块，根据内嵌的匹配算法生成飞行匹配度结果值。

所述匹配算法，是将飞行器设计运行条件和实际空域应用条件一对一进行匹配，最后得匹配结果总分为：如果全部要素都匹配成功，则匹配结果总分为m分，设定空域飞行适用性匹配度阈值，例如为80％，根据的值判断空域适用性风险高低。当≥80％时，则视本空域适用性为低风险，支持申报的飞行飞行器在该空域上开展运营。当＜80％时，则视本空域适用性为高风险，不支持申报的飞行飞行器在该空域上开展运营。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。