支持航路空中交通管制的解决方案空间路径规划

arXiv:2607.00064v1 公告类型：新 摘要：随着技术的进步，已经为空中交通管理提出了许多路径规划算法，但它们在战术控制中的操作采用仍然有限，揭示了算法设计优先级与空中交通管制员需求之间的不一致。这强调了对决策支持解决方案的需求，这些解决方案本质上是可解释的、计算效率高且明确为人类使用而设计的。针对这一设计挑战，本研究开发了一种用于航路空中交通管制（ATC）的无冲突路径规划算法，其设计与两个指导性考虑因素兼容：（1）解决方案空间显示提供的可解释性和灵活性，这激励构建一种算法，该算法公开所有可行的安全行动并适应不断变化的优化目标； (2)决策逻辑控制器自然适用于执行操作约束，例如间隔标准、机动性限制、航路点最小化和航线实用性。以这些原则为中心，该算法在解决方案空间框架内集成了三种基于意图的冲突检测方法（基于距离、基于时间间隔和基于区域），以计算有效的方式识别无冲突路径。此外，提出了基于顶点和基于边的搜索节点用于解空间路径规划（SSPP），分别产生了两种变体——SSPPV和SSPPE，它们分别根据计算速度和解质量进行评估。实证结果表明，SSPPV 与基于区域的冲突检测相结合，可实现最佳性能，在基于使用 5 nmi 网格的马斯特里赫特上部区域控制中心 (MUAC) 三角洲扇区的操作相关场景中，计算路径平均耗时 3.69 毫秒。