本发明涉及飞机场滑行道检测领域，尤其是涉及一种基于A-SMGCS检测模块实现的滑行道冲突检测方法。本发明针对现有技术的问题，提供一种在A-SMGCS系统中实现滑行道冲突检测的方法，根据滑行目标按照地面运行线轨迹运动且不能倒退的特点，建立动态拓扑网络图，对目标滑行位置进行识别并基于位置关系进行冲突检测。该方法运行效率高，可以有效检测滑行道冲突，能方便地应用于实际系统。输出的告警信息使管制人员通过A-SMGCS系统能够及时发现整个滑行道的冲突情况，采取相应措施，从而消除隐患，提高场面运行安全。本发明应用于机场滑行道道路冲突检测领域。
1.一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于包括：
S1：根据机场滑行道地面运行线，将机场滑行道地面运行环境建立为基于拓扑关系的有向图路网模型，该模型表达式为公式(1)：
其中NR为机场滑行道地面道路网络；NS为机场滑行道地面道路的节点表，对应有向图路网模型网络的顶点集合；RS为机场滑行道地面道路的有向路段集，对应有向图路网模型的弧段集，有向路段集用起始点u和终止点v的拓扑关系表示；u,v为机场滑行道地面道路uv路段的起点和终点；Q 为机场滑行道地面道路路段的属性集，表示机场滑行道地面道路路段的宽度w、角度θe；θe为该路段向量 与X轴的夹角；
S2：通过A-SMGCS系统的监视模块，获取机场滑行道地面道路上运动目标的高精度实时监视数据，当从A-SMGCS系统的监视模块获得新的运动目标监视数据时，根据不同的运动目标对应的trackId找到对应运动目标，计算并更新生成新的运动目标轨迹点对象track＝，执行S3，否则，返回S2，其中元组track＝用来表示t时刻标识码为trackId的运动目标轨迹点对象，用TtrackId＝{track}来表示一个运动目标，一个运动目标是拥有相同trackId的并且时间上增加的track序列集合，trackId表示每个目标的唯一标识码；x,y分别为目标经纬度坐标通过UTM投影到直角坐标系中对应的二维空间坐标点；vx,vy为运动目标分别在X轴方向和Y轴方向速度值，θo为运动目标前进方向与平面直角坐标系X轴方向夹角，其中eid是有向路段的标识码，表示与当前运动目标轨迹点所匹配的有向路段；
S3：对新生成的运动目标轨迹点对象，计算当前运动目标轨迹点匹配的有向路段，即得到机场滑行道地面道路上运动目标对应的滑行道网络模型中匹配的有向路段；
S4：若当前运动目标有匹配的有向路段，计算该运动目标当前位置在匹配的有向路段上的投影点，否则，返回S2；
S5：更新路段-目标表，通过有向路段找到该有向路段中行驶的运动目标集合；
S6：按当前运动目标前进方向迭代搜索交叉点和待检测目标集合，向交叉点注册该运动目标，更新飞机场滑行道地面道路交叉点目标信息；并根据S4所得的投影位置，通过有向图网络距离计算运动目标到达交叉点时间，所述交叉点是指在网络中拥有多个出口的节点；
S7：根据运动目标到达交叉点时间，对有目标注册信息的所有交叉点进行冲突检测计算；
S8：根据S6中搜索得到的待检测目标，将当前运动目标与待检测目标集合中的其它目标进行对比计算，判断当前目标与其他目标的地面位置关系。
2.根据权利要求1所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于所述S1中有向图的存储采用以下数据结构：1)节点表{}用于存储模型中的道路节点集合，即NS，其中Vertexid为节点标识符，xi,yi坐标分别表示通过UTM投影到平面直角坐标系，将节点经、纬度坐标投影为二维空间X轴、Y轴坐标点；2)有向路段信息表{}用于存储有向图路网模型中的有向路段集，即RS，其中eid为有向路段标识码，u,v分别表示与运动目标轨迹点匹配的有向路段起始点、有向路段终止点，w、θe分别表示机场滑行道地面道路路段的属性集，w表示机场滑行道地面道路路段的宽度，θe表示机场滑行道地面道路路段中向量 与X轴的夹角；通过起始点u和终止点v分别对应节点表中的坐标(xu,yu)，(xv,yv)，根据公式 计算得到θe；3)拓扑信息表{}，用于存储模型中的地面道路网络，其中Vertexid为节点的标识码，通过Vertexid在节点表中查询到对应的节点坐标，{eid1,eid2,...,eidn}表示以Vertexid为起始点的所有相连接有向路段标识码，根据{eid1,eid2,...,eidn}中每个有向路段标识码，通过有向路段信息表{}查询到每个有向路段标识码对应的u、v、w和θe，拓扑信息表与节点表和有向路段信息表一起表示模型中的滑行道地面道路网络，即NR。
3.根据权利要求2所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于所述S3具体计算方法如下：
S31：当上一时刻的目标轨迹对象对应的有向匹配路段标识码eid为空时，遍历有
向图路网模型的有向路段集RS进行初选，计算当前运动目标位置与有向路段集RS中每条有向路段的最短距离d，由于当前运动目标都在机场滑行道地面道路范围内运动；即当 时，则有向路段作为匹配候选路段集E″，w为滑行道路段宽度，w取值范围为
15米到25米；当上一时刻的运动目标轨迹对象对应的有向路段标识码eid不为空时，设上一时刻有向路段标识码为e1，则上一时刻目标所在有向路段的有向路段信息表为，由于上一时刻目标沿 方向运行，因此上一时刻目标所在有向路段终止点为v1，通过v1的Vertexid从拓扑信息表确定有向路段标识码e1的终点所关联的元组为，则初步的待匹配有向路段集合为E′＝{e1,eid1,eid2,...,eidn}；
S32：遍历待匹配有向路段集合E′＝{e1,eid1,eid2,...,eidn}，计算当前运动目标与E′中eid1,eid2,...,eidn对应的每条有向路段的最短距离d，从E′中选取 的路段元素对应的所有的eid，组成候选匹配路段的集合E″；
S34：遍历候选匹配路段集E″，计算候选有向路段匹配度，选择有向路段匹配度最高的路段作为当前运动目标匹配的有向路段，其中每条候选有向路段匹配度由最短距离d、运动方向和路段夹角θ决定，θ＝|θo-θe|，其中θo为目标前进方向与平面直角坐标系X坐标轴夹角，θe是每条候选路有向段起始点与候选路有向段终止点向量 与X轴的夹角，设f(d,θ)为匹配度量函数，定义 f(d,θ)值与对应的有向路段匹配度为反比关系，其中ωd和ωθ分别为距离和角度的权重值，且满足关系式ωd+ωθ＝1；
和 分别为距离d和夹角θ的归一化值，根据公式(2)计算 和
其中N为待匹配路段数，di和θi分别为第i条路段所对应的最短距离和夹角，其中ωd和ωθ权重值根据当前目标的位置进行判断，若判断目标坐标与候选路段中节点终点值v的坐标距离小于给定阈值R，R值为与节点相连的有向路段宽度的最大值，则认为当前运动目标在交叉口或拐弯点附近，角度高权重值时，ωd∈[0,0.4],ωθ∈[0.6,1]；角度低权重取值范围为ωd∈[0.6,1],ωθ∈[0,0.4]。
4.根据权利要求3所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于所述S4计算该目标当前位置在匹配的有向路段上的投影点具体过程是：S41：当前运动目标位置Q坐标为(xo,yo)，与当前运动目标匹配的有向路段的顶点坐标分别为(x1,y1)和(x2,y2)，根据公式(4)得到匹配路段直线方程为：y-y1＝k(x-x1) (4)
S42：当k不存在时xp＝x1,yp＝yo；当k＝0时，xp＝xo,yp＝y1；当k≠0时，根据公式(5)、(6)得到投影点xp，yp：
5.根据权利要求1至4之一所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检
计算的目标上一时刻有向路段标识码与当前有向路段标识码eid是否一致，如果不一致，则在路段-目标表{}中从上一时刻eid对应的trackId1,trackId2,...trackIdn删除对应的trackId，在新的匹配路段中重新填写目标的trackId；如果没有重新匹配则直接返回，其中路段-目标表用来动态维护有向路段中的目标集合，路段-目标表为{}，其中eid为有向路段标识码，{trackId1,trackId2,...trackIdn}为匹配到该有向路段的所有目标轨迹的标识码集合。
6.根据权利要求5所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，
S61：设当前目标当前时刻已匹配有向路段为e1，从所有道路有向路段信息表
{}中可知，该路段终止点为v1，有向路段e1的反方向路段e1′；从拓扑信息表可知，设定以v1为起始点的连接边集合E2，由于当前目标不能倒退，并且在机场滑行道地面道路网络中已占据了e1′，所以当前目标经过节点后行驶路段集合为Enext＝E2-{e1′}，设n(Enext)为集合元素个数；
S62：若n(Enext)＝0，则表示已到达有向图路网模型的边界，保存当前的有向路
段e1到目标路径表{}中，然后返回；若n(Enext)＝1则表示机场滑行道地面道路中该节点只有一个出口，则确定下一有向路段enext，保存当前有向路段e1到目标路径表{}，再设enext为e1向前继续递归搜索；若n(Enext)>1，则表示机场滑行道地面道路中该节点为有多个出口的交叉口，保存当前有向路段e1到目标路径表{}，并向机场滑行道地面道路交叉口注册该运动目标信息{}后，停止搜索并返回，其中用集合{}保存驶向机场滑行道地面道路交叉口的目标注册信息，Vertexid为机场滑行道地面道路交叉口节点的标识码，{trackId1,trackId2,...,trackIdn}为驶向机场滑行道地面道路交叉口节点的目标集合；
用目标路径表{}保存标识码为trackId的运动目标在迭代搜索交叉口过程中保存的有向路段集，该有向路段集{e1,e2,...,en}表示该运动目标所在机场滑行道地面道路有向路段到机场滑行道地面道路交叉点的路径，该路径是一个有向路段集合，其中en是该集合中与机场滑行道地面道路交叉口直接相连的，即终止点为机场滑行道地面道路交叉口节点的最后一个有向路段，由于运动目标的运动范围被限制在机场滑行道地面道路上，并且不能倒退，所以当前运动目标在搜索交叉口的同时，唯一确定一条当前运动目标m1未来在机场滑行道地面道路网络模型中的有向运行路段集合{e1,e2,...,en}，根据当前运动目标m1在有向运行路段集合{e1,e2,...,en}对应的每条路段，得到该路径前进方向与反向路段的集合{(eij,eji)}，eij表示连接起点vi和终点vj的有向路段，eji表示连接起点vj和终点vi的有向路段，eij和eji为方向相反的有向路段；
S63:已知运动目标m1未来路径的前进方向与反方向路段集合{(eij,eji)}，通过运动目标有向路段标志码eid进行索引，查询路段-目标表{}，得到该运动目标m1在机场滑行道地面道路中运行路径中的其它目标，即集合{(eij,eji)}中的其它运动目标集合；m1未来路径的前进方向与反方向路段集合{(eij,eji)}是通过eid来查询，通过{(eij,eji)}中eid对应{}，获得每个eid对应的trackId1,trackId2,...trackIdn，trackId1,trackId2,...trackIdn组成了其它的运动目标集合，M则为当前目标m1的待检测目标集合，其中，当前目标 m1到达交叉
口的时间t(vjunction)计算过程：设当前目标m1在匹配路段e1上的投影点位置为p ，e路段的终止点为v1，到交叉口vjunction的路径为{e1,e2,...,en}，有向路段的距离为d(ei)，d(ei)为ei的起始点和终止点的距离，则根据公式(7)按匀速运动模型计算出到当前目标达交叉口的时间为：其中，目标到达交叉口的网络距离为 运动方向与路段夹
角θ，θ范围是0～180°，Vx、Vy分别为当前运动目标元组track中的目标轨迹点对象的在X轴、Y轴方向的速度值。
7.根据权利要求6所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于所述S7具体计算方法
S71)对有目标注册信息的所有机场滑行道地面道路交叉点进行检测计算，当存在多个运动目标驶向同一运动目标交叉点的时候则产生对头冲突或交叉口冲突，具体判断方法为：根据S6中交叉点注册目标的情况，遍历{}中的所有记录，得到每条记录中Vertex对应的目标集合{trackId1,trackId2,...,trackIdn}；
S72)判断两个运动目标是否有形成对头冲突的僵局情况：通过当前目标路径信息表{}，得到运动目标的路径中最后与交叉口相连的路段ejunction，通过集合{trackId1,trackId2,...,trackIdn}，得到集合{trackId1,trackId2,...,trackIdn}中所有运动目标与交叉口最后的连接路段集合为Ejunction＝{ejunction1,ejunction2,...,ejunctionn}，设v＝vjunction，从有向路段信息表{}查询得到以vjunction为终止点的连接边集合E′junction，若Ejunction＝E′ junction，则说明驶向交叉口的目标已占据了所有与交叉口连接的路段，形成了僵局，即检测为对头冲突；若EjunctionìE′junction，则表示没有形成僵局，各个目标还可能有序的滑行，此时需要判断是否形成交叉口冲突；
S73：形成交叉口冲突的判断过程是：通过枚举法进行两两比对，设两运动目标到达机场滑行道地面道路交叉口的时间分别为t1(vjunction)和t2(vjunction)，求得两运动目标到达交叉口的时间差为Δt＝|t1(vjunction)-t2(vjunction)|，默认运动目标通过机场滑行道地面道路交叉口拐弯的时间为T秒，所以当Δt≤T时则表明运动目标在交叉口相遇，形成交叉口冲突，T范围3秒～8秒。
8.根据权利要求6所述的一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于所述S8具体判断方法为：设待检测目标集合中的其它目标为m′1，当前运动目标为m1，从S6中的表{}分别得到m1、m′1、以及m1、m′1分别对应的路径中终止点为交叉点的最后一条路段en、e′n，设t时刻m1和m′ 1在机场滑行道地面道路路段上的投影位置分别为pt和pt′，计算运动目标m1和m1′当前位置与历史位置之间的网络距离差为Δd＝d(pt,pt′)-d(pt-1,pt-1′)，若en≠e′ n并且Δd<0，则说明m1和m1′反向行驶且彼此靠近，检测为对头冲突；若en＝e′ n并且Δd<0，则说明m1和m′ 1同向行驶并形成追进的态势，此时若m1和m1′网络距离d(pt,pt′)小于最小标准滑行纵向间隔St则检测为追进冲突，其中St大于50米，其中pt-1为pt前一时刻运动目标m的投影点，pt-1′是pt′前一时刻运动目标m’的投影点。
一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及飞机场滑行道检测领域，尤其是涉及一种基于A-SMGCS检测模块实现的滑行道冲突检测方法。
背景技术
[0002] 国际民航组织提出的先进机场场面引导与控制系统（Advanced surface movement guidance and control system）是一种解决机场安全、效率和容量问题的机场场面活动引导和控制新概念。A-SMGCS能够利用各种场面监视技术，实现对机场场面运动的飞机和车辆的实时监控和引导、有效地避免场面活动目标冲突的发生，显著地增强机场安全保障能力。A-SMGCS主要包括了监视、控制、路由和引导四大功能服务，其中的控制功能主要是利用各种场面监视系统（如MLAT、ADS-B和SMR等）所提供的丰富全面的目标综合监视信息，为管制员、飞机和车辆驾驶人员，提供跑道和滑行道区域的冲突检测与告警信息，帮助上述人员能够实时地、精确地掌控飞机或车辆运动状态，及时地处理场面上的各种违规与危险情况。
[0003] 根据场面运行的特点，机场场面的冲突可按区域分为跑道、滑行道和停机坪冲突。滑行道冲突是指飞机在滑行道运行过程中，两架或多架航空器同时经过一个交叉路口或滑行路段，有发生碰撞或堵塞的可能，导致各自无法安全有序地滑行。典型的滑行道冲突场景有：（1）对头冲突：两架航空器相向驶入没有出口的相同滑行道路段，或三架航空器从不同路段驶入三岔路口，最终无法避让而陷入僵局；（2）交叉口冲突：两架或多架航空器同时使用一个滑行道交叉口，造成交叉口碰撞的危险；（3）追近冲突：两架或多架航空器在同一路段同向滑行时，滑行间隔不满足场面安全间隔标准。当在滑行道区域发生以上冲突情况的时候，需要及时提示管制员采取相应的措施来进行冲突解脱，如规划出另一条滑行路径或让飞机停止等待进行避让等行为来避免危险情况发生。为了满足日益增长的航空产业需求，提高场面运行安全，需要一种针对场面目标的滑行道冲突检测方法，及时检测出冲突情况并进行告警，为冲突解脱提供基础信息，帮助管制人员做出正确的管制决策。
[0004] 现有技术中，成熟的冲突检测方法主要是面向空中目标的，这些方法都是建立在保护区的概念上，根据飞机的运动信息进行预测，通过两两比对检测是否有目标进入或即将进入飞机保护区域，从而判断是否可能有冲突发生。然而滑行道区域不同于空域和跑道，主要原因是地面运动的飞机其运动规律更为复杂，对于目标的加速、减速、转向和停止等意图难以预测，传统的冲突检测方法计算量大，虚警率高，且不能有效检测大范围的滑行道对头冲突，无法有效应用于地面。目前针对地面的滑行目标，在未知目标滑行路线的情况下，并没有一种有效的滑行道冲突检测方法。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术检测方法中没有考虑滑行目标运动范围，而导致滑行道冲突检测计算量大，虚警率高，且无法有效检测大范围的滑行道对头冲突问题，提供一种在A-SMGCS系统中实现滑行道冲突检测的方法，根据滑行目标按照地面运行线轨迹运动且不能倒退的特点，建立动态拓扑网络图，对目标滑行位置进行识别并基于位置关系进行冲突检测。该方法运行效率高，可以有效检测滑行道冲突，能方便地应用于实际系统。输出的告警信息使管制人员通过A-SMGCS系统能够及时发现整个滑行道的冲突情况，采取相应措施，从而消除隐患，提高场面运行安全。
[0006] 本发明采用的技术方案如下：
[0007] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0008] 1）提供了一种有效的滑行道冲突检测方法，该方法不需要已知目标滑行路径，可以方便地应用于实际系统。
[0009] 2）根据滑行目标按照地面运行线轨迹运动且不能倒退的特点，建立动态拓扑网络图，对目标滑行位置进行识别并基于位置关系进行冲突检测。该方法运行效率高，可以有效检测滑行道冲突，能方便地应用于实际系统。输出的告警信息使管制人员通过A-SMGCS系统能够及时发现整个滑行道的冲突情况，采取相应措施，从而消除隐患，提高场面运行安全。
附图说明
[0010] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0011] 图1滑行道网络的图模型；
[0012] 图2滑行道冲突场景；
[0013] 图2a是三个运动目标对头冲突示意图；
[0014] 图2b是两个运动目标对头冲突示意图；
[0015] 图2c是两个运动目标交叉口冲突示意图；
[0016] 图2d是两个运动目标追进冲突示意图；
[0017] 图3滑行最小纵向间隔计算示意图；
[0018] 图4本发明流程图；
[0019] 图5上一时刻与当前时刻路段-目标表示意图；
[0020] 图6是两运动目标追进冲突示意图；
[0021] 图7是交叉口检测示意图。
[0022] 图7a是三目标交叉口对头冲突示意图；
[0023] 图7b是交叉口冲突示意图；
[0024] 图8是运动目标与待检测目标集合中的其它目标形成队头冲突的示意图。具体实施方式
[0025] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0026] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0027] 1、模型表达式映射为有向图存储格式。节点表{〈Vertexid,xV,yV〉}对应模型中的道路节点集合NS；有向路段信息表{〈eid,u,v,w,θe〉}对应模型中的有向路段集RS；拓扑信息表{〈Vertexid,eid1,eid2,...,eidn〉}与节点表和有向路段信息表一起对应模型中的地面道路网络NR；
[0028] 2、A-SMGCS系统的监视模块：负责提供交通信息（运动目标位置和身份信息等），以稳定的时间间隔输出，信息包含了目标的标识码、位置、速度、时间戳，对应了track=〈trackId,x,y,vx,vy,θo,eid,t〉。监视模块由前端的传感器系统和数据融合系统组成，模块通过前端的传感器系统获取机场附近的目标交通信息，传感器系统由合作式和非合作式混合构成，包括了PSR\SSR\ADS-B\MLAT\SMR等，传感器系统输出ASTERIX格式的目标报告；传感器输出的信息输入到数据融合系统，融合系统将不同来源提供的监视信息进行结合，形成目标的综合监视报告，以目标综合数据的形式向外部其它模块发送。
[0029] 3、运动目标就是机场滑行道地面飞行的飞机，此时飞机还滑行在机场，并未脱离飞机滑行道。
[0030] 4、UTM投影以中央经线和赤道投影后为坐标轴，中央经线和赤道交点为坐标原点，纵坐标由坐标原点向北为正，向南为负，对应直角坐标系中的Y轴，横坐标从中央经线起算，向东为正，向西为负，对应直角坐标系中的X轴。
[0031] 5、如图1所示，在建立有向图路网模型时，将各条机场滑行地面道路段实体用一条完整的线或折线来表示，每个允许的交通流方向为一个有向路段；将滑行道拐弯的地方和交叉口实体用节点表示，所有的节点通过有向路段连接起来；通过此方法可将任意的滑行道路网转换为该模型，图中V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12、V13、V14、V15、V16、V17、V18、V19分别表示有向图中的节点，其中的箭头代表飞机滑行方向。
[0032] 6、如图2a为三个运动目标对头冲突示意图，图2b为两个运动目标对头冲突示意图，图2c为两个运动目标交叉口冲突，图2d为两个运动目标追进冲突。
[0033] 7、图3为滑行纵向最小间隔计算示意图，其中S0为检测距离，Sv表示运动目标刹车距离，Ss表示两运动目标之间的安全距离，Lj表示运动目标的尾喷容限，La表示运动目标机身长度，St是最小纵向间距，St=S0+Sv+Ss+Lj+La，在S8中用St来判断是否产生追进冲突，若两目标形成追进态势并且间隔距离小于St则判断为追进冲突。
[0034] 8、步骤S2中，A-SMGCS系统的监视模块获得新的运动目标监视数据指的是，运动目标元组track=〈trackId,x,y,vx,vy,θo,eid,t〉中的任意一个参数有变化。
[0035] 9、eid表示有向路段的标识码，元组track=〈trackId,x,y,vx,vy,θo,eid,t〉中eid表示与t时刻轨迹对象所匹配的有向路段。
[0036] 10、节点表{〈Vertexid,xi,yi〉}：表示存放有向图模型中机场滑行道地面道路的节点信息，其中Vertexid为节点标识符，xV,yV为该节点的二维空间实际坐标；
[0037] 11、拓扑信息表{〈Vertexid,eid1,eid2,...,eidn〉}表示当前目标拓扑信息，其中Vertexid为模型中节点的标识码，{eid1,eid2,...,eidn}表示以Vertexid为起始点的所有相连接边的标识码；
[0038] 12、有向路段信息表{〈eid,u,v,w,θe〉}表示存放所有道路有向路段信息，其中eid为有向路段标识码，u,v分别表示该有向路段的起始点和终止点，w表示该有向路段所对应的实际滑行道路段的宽度，θe表示向量 与X轴的夹角。
[0039] 13、目标路径表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}保存标识码为trackId的目标到交叉口所经过的路段，用目标路径表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}保存标识码为trackId的运动目标在迭代搜索交叉口过程中保存的有向路段集，该有向路段集{e1,e2,...,en}表示该运动目标所在机场滑行道地面道路有向路段到机场滑行道地面道路交叉点的路径，该路径是一个有向路段集合，其中en是该集合中与机场滑行道地面道路交叉口直接相连的，即终止点为机场滑行道地面道路交叉口节点的最后一个有向路段；
[0040] 14、路段-目标表为{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}：路段-目标表来动态维护有向路段中的目标集合，路段-目标表为{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}，其中eid为有向路段标识码，{trackId1,trackId2,...trackIdn}为匹配到该有向路段的所有目标轨迹的标识码集合。路段-目标表{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}中一个eid对应了多个与之匹配的目标标识码集合{trackId1,trackId2,...trackIdn}，通过设trackId=trackId1可唯一确定一个运动目标轨迹点对象track。
[0041] 15、w由使用机场的最大飞机的轮距宽度决定，要保证飞机在机场滑行道中心线上滑行时，飞机的主起落轮的外侧距滑行道边线不少于1.5～4.5米。
[0042] 实施例一：如图4所示，一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法：
[0043] S1：根据机场滑行道地面运行线，将机场滑行道地面运行环境建立为基于拓扑关系的有向图路网模型，该模型表达式为公式（1）：
[0044]
[0045] 其中NR为机场滑行道地面道路网络；NS为机场滑行道地面道路的节点表，对应有向图路网模型网络的顶点集合；RS为机场滑行道地面道路的有向路段集，对应有向图路网模型的弧段集，有向路段集用起始点u和终止点v的拓扑关系表示；u,v为机场滑行道地面uv道路路段的起点和终点；Q 为机场滑行道地面道路路段的属性集，表示机场滑行道地面道路路段的宽度w、角度θe；
[0046] S2：通过A-SMGCS系统的监视模块，获取机场滑行道地面道路上运动目标的高精度实时监视数据，当从A-SMGCS系统的监视模块获得新的运动目标监视数据时，根据不同的运动目标对应的trackId找到对应运动目标，计算并更新生成新的运动目标轨迹点对象track=〈trackId,x,y,vx,vy,θo,eid,t〉，执行S3，否则，返回S2；
[0047] S3：对新生成的运动目标轨迹点对象，计算当前运动目标轨迹点匹配的有向路段，即得到机场滑行道地面道路上运动目标对应的滑行道网络模型中匹配的有向路段；
[0048] S4：若当前运动目标有匹配的有向路段，计算该运动目标当前位置在匹配的有向路段上的投影点，否则，返回S2；
[0049] S5：更新路段-目标表，通过有向路段可找到该有向路段中行驶的运动目标集合；
[0050] S6：按当前运动目标前进方向迭代搜索交叉点和待检测目标集合，向交叉点注册该运动目标，更新飞机场滑行道地面道路交叉点目标信息；并根据S4所得的投影位置，通过有向图网络距离计算运动目标到达交叉点时间，所述交叉点是指在网络中拥有多个出口的节点；
[0051] S7：根据运动目标到达交叉点时间，对有目标注册信息的所有交叉点进行冲突检测计算；
[0052] S8：根据S6中搜索得到的待检测目标，将当前运动目标与待检测目标集合中的其它目标进行对比计算，判断当前目标与其他目标的地面位置关系。
[0053] 实施例一：一种基于A-SMGCS系统的滑行道冲突检测方法，其特征在于包括：
[0054] S1：根据机场滑行道地面运行线，将机场滑行道地面运行环境建立为基于拓扑关系的有向图路网模型，该模型表达式为公式（1）：
[0055]
[0056] 其中NR为机场滑行道地面道路网络；NS为机场滑行道地面道路的节点表，对应有向图路网模型网络的顶点集合；RS为机场滑行道地面道路的有向路段集，对应有向图路网模型的弧段集，有向路段集用起始点u和终止点v的拓扑关系表示；u,v为机场滑行道地面道路路段的起点和终点；Quv为机场滑行道地面道路路段的属性集，表示机场滑行道地面道路路段的宽度w、角度θe；
[0057] S2：通过A-SMGCS系统的监视模块，获取机场滑行道地面道路上运动目标的高精度实时监视数据，当从A-SMGCS系统的监视模块获得新的运动目标监视数据时，根据不同的运动目标对应的trackId找到对应运动目标，计算并更新生成新的运动目标轨迹点对象track=〈trackId,x,y,vx,vy,θo,eid,t〉，执行S3，否则，返回S2，其中元组track=〈trackId,x,y,vx,vy,θo,eid,t〉来表示t时刻标识码为trackId的运动目标轨迹点对象，用TtrackId={track}来表示一个运动目标，一个运动目标是拥有相同trackId的并且时间上增加的track序列集合，trackId表示每个目标的唯一标识码；x,y分别为目标经纬度坐标通过UTM投影到直角坐标系中对应的二维空间坐标点；vx,vy为运动目标分别在X轴方向和Y轴方向速度值，θo为运动目标前进方向与平面直角坐标系X轴方向夹角，其中eid是有向路段的标识码，表示与当前运动目标轨迹点所匹配的有向路段；
[0058] S3：对新生成的运动目标轨迹点对象，计算当前运动目标轨迹点匹配的有向路段，即得到机场滑行道地面道路上运动目标对应的滑行道网络模型中匹配的有向路段；
[0059] S4：若当前运动目标有匹配的有向路段，计算该运动目标当前位置在匹配的有向路段上的投影点，否则，返回S2；
[0060] S5：更新路段-目标表，通过有向路段可找到该有向路段中行驶的运动目标集合；
[0061] S6：按当前运动目标前进方向迭代搜索交叉点和待检测目标集合，向交叉点注册该运动目标，更新飞机场滑行道地面道路交叉点目标信息；并根据S4所得的投影位置，通过有向图网络距离计算运动目标到达交叉点时间，所述交叉点是指在网络中拥有多个出口的节点；
[0062] S7：根据运动目标到达交叉点时间，对有目标注册信息的所有交叉点进行冲突检测计算；
[0063] S8：根据S6中搜索得到的待检测目标，将当前运动目标与待检测目标集合中的其它目标进行对比计算，判断当前目标与其他目标的地面位置关系。
[0064] 进一步的，有向图的存储采用3种数据结构：1）节点表{〈Vertexid,xi,yi〉}用于存储模型中的道路节点集合，即NS，其中Vertexid为节点标识符，xi,yi坐标分别表示通过UTM投影到平面直角坐标系，将节点经、纬度坐标投影为二维空间X轴、Y轴坐标点；2）有向路段信息表{〈eid,u,v,w,θe〉}用于存储有向图路网模型中的有向路段集，即RS，其中eid为有向路段标识码，u,v分别表示与运动目标轨迹点匹配的有向路段起始点、有向路段终止点，w、θe分别表示机场滑行道地面道路路段的属性集，w表示机场滑行道地面道路路段的宽度，θe表示机场滑行道地面道路路段中向量 与X轴的夹角；通过起始点u和终止点v分别对应节点表中的坐标（xu,yu），（xv,yv），根据公式 计算得到θe；3）拓扑信息表{〈Vertexid,eid1,eid2,...,eidn〉}，用于存储模型中的地面道路网络，其中Vertexid为节点的标识码，通过Vertexid在节点表中查询到运动目标对应的节点信息，{eid1,eid2,...,eidn}表示以Vertexid为起始点的所有相连接有向路段标识码，根据{eid1,eid2,...,eidn}中每个有向路段标识码，通过有向路段信息表{〈eid,u,v,w,θe〉}查询到中每个有向路段标识码对应的u、v、w和θe，拓扑信息表与节点表和有向路段信息表一起可表示模型中的滑行道地面道路网络，即NR。
[0065] 实施例二：再实施例一基础上，S3具体计算方法如下：
[0066] S31：当上一时刻的目标轨迹对象对应的有向匹配路段标识码eid为空时，遍历有向图路网模型的有向路段集RS进行初选，计算当前运动目标位置与有向路段集RS中每条有向路段的最短距离d，由于当前运动目标都在机场滑行道地面道路范围内运动；即当 时，则有向路段作为匹配候选路段集E’’，w为滑行道路段宽度，w取值范围为15米到25米；当上一时刻的运动目标轨迹对象对应的有向路段标识码eid不为空时，设上一时刻有向路段标识码为e1，则上一时刻目标所在有向路段的有向路段信息表为〈e1,u1,v1,w,θe〉，由于上一时刻目标沿 方向运行，因此上一时刻目标所在有向路段终止点为v1，通过v1的Vertexid从拓扑信息表确定有向路段标识码e1的终点所关联的元组为〈v1,eid1,eid2,...,eidn〉，则初步的待匹配有向路段集合为E’={e1,eid1,eid2,...,eidn}；
[0067] S32：遍历待匹配有向路段集合E’={e1,eid1,eid2,...,eidn}，计算当前运动目标与E’中eid1,eid2,...,eidn对应的每条有向路段的最短距离d，从E’中选取 的路段元素对应的所有的eid，组成候选匹配路段的集合E’’；
[0068] S34：遍历候选匹配路段集E’’，计算候选有向路段匹配度，选择有向路段匹配度最高的路段作为当前运动目标匹配的有向路段，其中每条候选有向路段匹配度由最短距离d、运动方向和路段夹角θ决定，θ=|θo-θe|，其中θo为目标前进方向与平面直角坐标系X坐标轴夹角，θe是每条候选路有向段起始点与候选路有向段终止点向量 与X轴的夹角，设f(d,θ)为匹配度量函数，定义 f(d,θ)值与对应的有向路段匹配度为反比关系，其中ωd和ωθ分别为距离和角度的权重值，且满足关系式ωd+ωθ=1；
和 分别为距离d和夹角θ的归一化值，根据公式（2）计算 和
[0069]
[0070] 其中N为待匹配路段数，di和θi分别为第i条路段所对应的最短距离和夹角，其中ωd和ωθ权重值根据当前目标的位置进行判断，若判断目标坐标与候选路段中节点终点值v的坐标距离小于给定阈值R，R值为与节点相连的有向路段宽度的最大值，则认为当前运动目标在交叉口或拐弯点附近，高权重值时，ωd∈[0,0.4],ωθ∈[0.6,1]；低权重取值范围为ωd∈[0.6,1],ωθ∈[0,0.4]。
[0071] 进一步的，d的计算过程：设A-SMGCS系统的监视模块获得的目标轨迹对象监视数据中当前运动目标定位位置为Q，已知某一有向路段的起点Qu和终点Qv，通过节点表{〈Vertexid,xi,yi〉}可得到起点和终点的坐标分别为(xQu,yQu)和(xQv,yQv)，根据坐标可计算出 且路段直线方程可表示为Ax+By+C=0，其中A=(yQv-yQu)，B=-(xQu-xQv)y,C=-xQu(yQv-yQu)-yQu(xQv-xQu)，可根据公式（3）得出最短距离计算公式
[0072]
[0073] 实施例三：在实施例一或二基础上，所述S4计算该目标当前位置在匹配的有向路段上的投影点具体过程是：
[0074] S41：当前运动目标位置Q坐标为(xo,yo)，与当前运动目标匹配的有向路段的顶点坐标分别为(x1,y1)和(x2,y2)，根据公式（4）得到匹配路段直线方程为：
[0075] y-y1=k(x-x1) （4）
[0076] 其中 可求得投影点坐标(xp,yp)：
[0077] S42：当k不存在时xp=x1,yp=yo；当k=0时，xp=xo,yp=y1；当k≠0时，根据公式（5）、（6）得到投影点xp，yp：
[0078]
[0079]
[0080] 实施例四：在实施例一至三之一基础上，S5的具体步骤是：计算的目标上一时刻有向路段标识码与当前有向路段标识码eid是否一致，如果不一致，则在路段-目 标 表{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}中从上一时刻eid对应的trackId1,trackId2,...trackIdn删除对应的trackId，在新的匹配路段中重新填写目标的trackId；如果没有重新匹配则直接返回，其中路段-目标表来动态维护有向路段中的目标集合，路段-目标表为{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}，其中eid为有向路段标识码，{trackId1,trackId2,...trackIdn}为匹配到该有向路段的所有目标轨迹的标识码集合，标识码为trackId1的目标上一时刻匹配的有向路段标识码为e1，当前时刻匹配有向路段为e2，则图5中的上一时刻的路段-目标表内容为 当前时刻路段-目标表内容为 V1，V2，V3是有向图中的节点,e1，
e2和 为有向路段，路段的箭头指向为路段方向，如e1路段连接了V1和V2，连接路段的箭头为V1指向V2，则e1的起始点为V1，终止点为V2；如图所示在上一时刻，目标在网络中的位置如t-1时刻的目标位置，运动方向为机头朝向，t-1时刻目标所匹配的有向边为e1，则上一时刻的路段目-标表为 到t时刻目标位置更新如图所示，
新匹配的路段为e2,t时刻的匹配路段与t-1时刻的路段不同，则重新更新路段-目标表，从t-1时刻的 中删除e1对应的trackId1，并将trackId1保存到e2
对应的元组中，得到新的路段-目标表 通过路段-目标表可以
得到每一个路段中正在行驶的目标集合。
[0081] 实施例五：在实施例一至四之一基础上，S6具体方法为：
[0082] S61：设当前目标当前时刻已匹配有向路段为e1，从所有道路有向路段信息表{〈eid,u1,v1,w,θe〉}中可知，该路段终止点为v1，有向路段e1的反方向路段e1’；从拓扑信息表可知，设定以v1为起始点的连接边集合E2，由于当前目标不能倒退，并且在机场滑行道地面道路网络中已占据了e1’，所以当前目标经过节点后行驶路段集合为Enext=E2-{e1’}，设n(Enext)为集合元素个数；
[0083] S62：若n(Enext)=0，则表示已到达有向图路网模型的边界，保存当前的有向路段e1到目标路径表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}中，然后返回；若n(Enext)=1则表示机场滑行道地面道路中该节点只有一个出口，则确定下一有向路段enext，保存当前有向路段e1到目标路径表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}，再设enext为e1向前继续递归搜索；若n(Enext)>1，则表示机场滑行道地面道路中该节点为有多个出口的交叉口，保存当前有向路段e1到目标路径表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}，并向机场滑行道地面道路交叉口注册该运动目标信息{〈Vertexid,trackId1,trackId2,...,trackIdn〉}后，停止搜索并返回，其中用集合{〈Vertexid,trackId1,trackId2,...,trackIdn〉}保存驶向机场滑行道地面道路交叉口的目标注册信息，Vertexid为机场滑行道地面道路交叉口节点的标识码，{trackId1,trackId2,...,trackIdn}为驶向机场滑行道地面道路交叉口节点的目标集合；用目标路径表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}保存标识码为trackId的运动目标在迭代搜索交叉口过程中保存的有向路段集，该有向路段集{e1,e2,...,en}表示该运动目标所在机场滑行道地面道路有向路段到机场滑行道地面道路交叉点的路径，该路径是一个有向路段集合，其中en是该集合中与机场滑行道地面道路交叉口直接相连的，即终止点为机场滑行道地面道路交叉口节点的最后一个有向路段，由于运动目标的运动范围被限制在机场滑行道地面道路上，并且不能倒退，所以当前运动目标在搜索交叉口的同时，唯一确定一条当前运动目标m1未来在机场滑行道地面道路网络模型中的有向运行路段集合{e1,e2,...,en}，根据当前运动目标m1在有向运行路段集合{e1,e2,...,en}对应的道路运动时，得到该路径前进方向与反向路段的集合{(eij,eji)}，eij表示连接起点vi和终点vj的有向路段，eji表示连接起点vj和终点vi的有向路段，eij和eji为方向相反的有向路段；
[0084] S63:已知运动目标m1未来路径的前进方向与反方向路段集合{(eij,eji)}，通过运动目标有向路段标志码eid进行索引，查询路段-目标表{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}，得到该运动目标m1在机场滑行道地面道路中运行路径中的其它目标，即集合{(eij,eji)}中的其它运动目标集合；m1未来路径的前进方向与反方向路段集合{(eij,eji)}是通过eid来查询，通过{(eij,eji)}中eid对应{〈eid,trackId1,trackId2,...trackIdn〉}，获得每个eid对应的trackId1,trackId2,...trackIdn，trackId1,trackId2,...trackIdn组成了其它的运动目标集合，M则为当前目标m1的待检测目标集合，其中，当前目标m1到达交叉口的时间t(vjunction)计算过程：设当前目标m1在匹配路e1上的投影点位置为p1，e1路段的终止点为v1，到交叉口vjunction的路径为{e1,e2,...,en}，有向路段的距离为d(ei)，d(ei)为ei的起始点和终止点的距离，则根据公式（7）按匀速运动模型计算出到当前目标达交叉口的时间为：
[0085]
[0086] 其中，目标到达交叉口的网络距离为 运动方向与路段夹角θ，θ范围是0～180°，Vx、Vy分别为当前运动目标元组track中的目标轨迹点对象的在X轴、Y轴方向的速度值。
[0087] 进一步的，举例说明；目标 当前时刻匹配路段为e1，e1的终止点为V2，反向路段为 则以V2为起始点的连接边集合为 则 经过节点V2后的行驶路段为 可得n(Enext)=1，保存e1到目标路径集合{〈trackId,e1,e2,...,en〉}中
则有集合为{〈trackId1,e1〉}；再设enext为e1向前继续递归搜索，图中enext为e2，e2的终止点为V3，反向路段为 以V3为起始点的连接边集合为 则 经过
节点V3后的行驶路段Enext=E2-{e2’}，可得n(Enext)>1，则表示V3为有多个出口的交叉口，在交叉口目标集合{〈Vertexid,trackId1,trackId2,...,trackIdn〉}中注册目标，上图中交叉口目标集合内容为{〈V3,trackId1,trackId2,trackId3。}，并保存e2到目标路径中，则有trackId1的目标路径集合为{〈trackId1,e1,e2〉}，然后停止搜索。通过{〈trackId1,e1,e2〉}可知trackId1的未来前进路径为{e1,e2}，通过查询有向路段信息表，可得目标未来路径的前进方向与反方向路段集合 通过 查询路段-目标表，可得到
目标 的待检测目标集合为 同时可计算出 到达交叉口V3的时间为
[0088] 实施例六：在实施例5基础上，所述具体计算方法
[0089] S71）对有目标注册信息的所有机场滑行道地面道路交叉点进行检测计算，当存在多个运动目标驶向同一运动目标交叉点的时候则产生对头冲突或交叉口冲突，具体判断方法为：根据S6中交叉点注册目标的情况，遍历{〈Vertexid,trackId1,trackId2,...,trackIdn〉}中的所有记录，得到每条记录中Vertex对应的目标集合{trackId1,trackId2,...,trackIdn}；
[0090] S72)判断两个运动目标是否有形成对头冲突的僵局情况：通过当前目标路径信息表{〈trackId,e1,e2,...,en。}，可得运动目标的路径中最后与交叉口相连的路段ejunction，通过集合{trackId1,trackId2,...,trackIdn}，得到集合{trackId1,trackId2,...,trackIdn}中所有运动目标与交叉口最后的连接路段集合为Ejunction={ejunction1,ejunction2,...,ejunctionn}，设v=vjunction，从有向路段信息表{〈eid,u,v,w,θe〉}可查询得到以vjunction为终止点的连接边集合 若 则说明驶向交叉口的目标已占据了所有与交叉口连接的路段，形成了僵局，即检测为对头冲突；若 则表示没有形成僵局，各个目
标还可能有序的滑行，此时需要判断是否形成交叉口冲突；
[0091] S73：形成交叉口冲突的判断过程是：通过枚举法进行两两比对，设两运动目标达到机场滑行道地面道路交叉口的时间分别为t1(vjunction)和t2(vjunction)，可求得两运动目标到达交叉口的时间差为Δt=|t1(vjunction)-t2(vjunction)|，默认运动目标通过机场滑行道地面道路交叉口拐弯的时间为T秒，所以当Δt≤T时则表明目标可能在交叉口相遇，形成交叉口冲突，T范围3秒～8秒。
[0092] 如图7a所示，V1、V2、V3、V4、V5、V6分别有向图中的节点，V3为交叉口节点，e1、e2、 e3、 e4、 e5、 为有向路段，路段的箭头指向为路段方向，如e1路段连接了V1和V2，连接路段的箭头为V1指向V2，则e1的起始点为V1，终止点为V2。
代表形成对头冲突态势的三个不同目标，，通过每个目标的目标路径表
{〈trackId,e1,e2,...,en〉}，可得到 到达交叉口V3路径的最后一条
连接路段集合为 再通过有向路段信息表{〈eid,u,v,w,qe〉}查询以V3
为终点的有向边集合 若有 表明运动目标已经占据了
与交叉点连接的所有有向边，形成了僵局，检测为三个飞机形成对头冲突；如图7b所示，代表形成交叉口冲突态势的两个不同运动目标，通过每个目标的目标路径表
{〈trackId,e1,e2,...,en〉}，可得到 到达交叉口V3路径的最后一条连接路段
集合为 再通过有向路段信息表{〈eid,u,v,w,qe〉}查询以V3为终点的有向
边集合 则有 可能形成交叉口冲突，再对目标
进行两两对比，分别计算目标到达交叉口V3的时间，计算目标到达交叉口的时间差Dt，判断出目标是否形成交叉口冲突，时间判断过程如S73所示。
[0093] 实施例七：在实施例六基础上，S8具体判断方法为：设待检测目标集合中的其它目标为 当前运动目标为m1，从S6中的表{〈trackId,e1,e2,...,en〉}可分别得到m1、以及m1、 分别对应的路径中终止点为交叉点的最后一条路段en、 设t时刻m1和在机场滑行道地面道路路段上的投影位置分别为pt和pt’，计算运动目标m1和 当前位置与历史位置之间的网络距离差为Dd=d(pt,pt’)-d(pt-1,pt-1’)，若 并且Dd<0，则说明m1和 反向行驶且彼此靠近，检测为对头冲突；若 并且Dd<0，则说明m1和 同向行驶并形成追进的态势，此时若m1和 网络距离d(pt,pt’)小于最小标准滑行纵向间隔St则检测为追进冲突，其中St大于50米，其中pt-1为pt前一时刻运动目标m的投影点，pt-1’是pt’前一时刻运动目标m’的投影点，其中d(pt,pt’)与d(pt-1,pt-1’)的计算过程如实施例二中所述。
[0094] 如图6所示，运动目标 的待检测目标集合为 则对比计算 和V1、V2、V3、V4、V5、V6分别有向图中的节点，V3为交叉口节点，e1、 e2、 e3、e4、 e5、 为有向路段，路段的箭头指向为路段方向，如e1路段连接了V1和V2，
连接路段的箭头为V1指向V2，则e1的起始点为V1，终止点为V2。图6中的运动目标路径表内容为{〈trackId1,e1,e2〉,〈trackId2,e2〉}，由于两目标的路径最后路段相同，都为e2，则两目标同向行驶，可能形成追进冲突，通过进一步计算Δd并判断d(pt,pt’)是否小于标准滑行纵向间隔来判断是否形成追进冲突。若目标位置如图8所示，目标的待检测目标集合为 则对比计算 和 图8中的目标路径表内容为
两目标最后一条路段en=e2, 则 说明两目
标反向行驶，进一步计算Δd=d(pt,pt’)-d(pt-1,pt-1’)，由于图8中目标对头行驶，Δd<0，才即判断形成对头冲突，其中V1、V2、V3、V4、V5、V6分别有向图中的节点，V3为交叉口节点，e1、 e2、 e3、 e4、 e5、 为有向路段，路段的箭头指向为路段方向，如e1路段连接了V1和V2，连接路段的箭头为V1指向V2，则e1的起始点为V1，终止点为V2,运动目标的待检测目标集合为
[0095] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
