跑道侵入与冲突检测的共形几何代数描述

作     者：焦卫东 王瑞冬 姚军强 庞艳丽 JIAO Weidong;WANG Ruidong;YAO Junqiang;PANG Yanli

作者机构：中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2022年第43卷第5期

页      面：475-484页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金委员会-中国民航局民航联合研究基金(U1533115)。 

主　　题：共形几何代数 外积 跑道侵入 内积 冲突检测 

摘      要：提出一种基于共形几何代数(CGA)的跑道侵入与跑道冲突检测描述方法,以弥补欧氏空间中跑道侵入与冲突检测算法的计算结构复杂、语义不清晰及动态计算效率低等不足。首先,建立跑道保护区的共形几何代数描述,基于共形几何代数的外积运算,通过判断飞行器与跑道保护区(RPZ)各边界所在面的位置关系检测跑道侵入。然后,对飞行器保护区进行共形几何代数描述,基于共形几何代数的内积运算,通过判断飞行器保护区是否相交检测跑道冲突。最后,基于ADS-B数据,构造跑道侵入与冲突场景,利用卡尔曼滤波算法预测航迹,通过实验验证了所提方法的有效性:本文跑道侵入与冲突检测算法的运算速度比欧氏空间方法分别快1.5倍和2.2倍以上,可以更快速地准确检测跑道侵入与跑道冲突。