本發(fā)明總體上涉及運(yùn)輸系統(tǒng)，并且更具體地涉及空中道路運(yùn)輸管理系統(tǒng)和方法?，F(xiàn)有技術(shù)隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的車輛被生產(chǎn)和投入使用，越來(lái)越多的城市由于產(chǎn)能問(wèn)題而出現(xiàn)嚴(yán)重的交通問(wèn)題。雖然許多城市已經(jīng)發(fā)展了公共交通來(lái)緩解交通問(wèn)題，但效果并不令人滿意，并且交通擁堵仍然嚴(yán)重。隨著人們經(jīng)濟(jì)狀況的改善，將需要更多的車輛，并且然后對(duì)交通的壓力將進(jìn)一步增加。飛行汽車將是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵?？罩羞\(yùn)輸?shù)膽?yīng)用將大大緩解當(dāng)前的地面運(yùn)輸問(wèn)題，并且提高通勤效率，以減少行駛時(shí)間。當(dāng)飛行汽車的使用逐漸被應(yīng)用時(shí)，那么相應(yīng)地，空中公路系統(tǒng)的實(shí)施和管理也將是必不可少的?，F(xiàn)有的空中公路是為長(zhǎng)途飛行的飛機(jī)設(shè)置的，并且這些公路容量低并且距離地面太遠(yuǎn)，不適合飛行汽車使用。為飛行汽車使用空中道路還需要路線規(guī)劃方法，以便多架飛機(jī)可以利用道路，同時(shí)避免飛行沖突。在空中道路系統(tǒng)中還需要重新規(guī)劃功能，以便當(dāng)飛機(jī)決定改變其路線或目的地時(shí)，它可以實(shí)時(shí)變更路線，同時(shí)確保新路線不影響其他飛機(jī)的路線或與其他飛機(jī)的路線發(fā)生沖突。此外，用于飛行汽車的路線規(guī)劃系統(tǒng)尚未被標(biāo)準(zhǔn)化或適當(dāng)設(shè)置，并且因此，當(dāng)飛行汽車被實(shí)施用于常規(guī)或公共使用時(shí)，如果它們自由飛行將存在許多安全隱患。路線規(guī)劃是傳統(tǒng)空中交通管制系統(tǒng)中不可避免的問(wèn)題。路線規(guī)劃方法確定了空中交通管制(air?traffic?control)系統(tǒng)的效率。動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法消除了路線規(guī)劃過(guò)程并允許每架飛機(jī)規(guī)劃其自己的路線。飛機(jī)的路線是起飛位置和著陸目的地之間的直線。但自由飛行也會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)問(wèn)題，包括飛機(jī)沖突和缺乏監(jiān)督。通常，在現(xiàn)有的空中交通管制系統(tǒng)中，由于過(guò)時(shí)的設(shè)施和通信技術(shù)，以及監(jiān)管模型的各種不足，動(dòng)態(tài)規(guī)劃的實(shí)施通常會(huì)很困難。在動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型中，空中交通管制不能有效地管理所有飛行的飛機(jī)。首先，由于每架飛機(jī)在該模式下可以自由決定其飛行路徑，空中交通管制系統(tǒng)可能無(wú)法實(shí)時(shí)接收每架飛機(jī)的飛行信息，從而難以攔截和監(jiān)控非法飛行。其次，每架飛機(jī)的飛行信息不能被實(shí)時(shí)傳送到空中交通管制系統(tǒng)，這給空中交通管制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制飛機(jī)帶來(lái)很大的安全隱患。最后，在動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型中，每個(gè)車輛都可以自由生成要飛行的路線，這導(dǎo)致與其他車輛的路線沖突，以及與固定路線沖突消除策略的沖突。在靜態(tài)路線規(guī)劃模型中，各個(gè)車輛不得規(guī)劃它們自己的路線。因此，高效的路線規(guī)劃是靜態(tài)規(guī)劃系統(tǒng)的關(guān)鍵。靜態(tài)路線規(guī)劃模型中的路線規(guī)劃是多飛行器、多約束優(yōu)化問(wèn)題。由路線規(guī)劃模型導(dǎo)入的數(shù)據(jù)包括每個(gè)車輛的當(dāng)前飛行請(qǐng)求和飛行報(bào)告。每個(gè)飛行請(qǐng)求中的信息包括飛行高度、起飛位置、期望起飛時(shí)間和著陸位置。這是一個(gè)目前尚未用于飛行車輛運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模的管理系統(tǒng)。這些和其它相關(guān)問(wèn)題尚未被現(xiàn)有系統(tǒng)解決或?qū)嵤Ｒ虼?，存在?duì)以上所述問(wèn)題的解決方案的需要。本節(jié)中提出的方面或問(wèn)題以及相關(guān)聯(lián)的解決方案可以是或已經(jīng)被追求；它們不一定是先前設(shè)想或追求的方法。因此，除非另有說(shuō)明，不應(yīng)假定本節(jié)中提出的任何方法僅僅由于它們?cè)诒炯夹g(shù)的本節(jié)中的存在而被認(rèn)定為現(xiàn)有技術(shù)。

背景技術(shù)：

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、提供本概要是為了以簡(jiǎn)化形式引入概念的選擇，這些概念將在下面的詳細(xì)描述中被進(jìn)一步描述。本概要不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵方面或本質(zhì)方面。此外，本概要不旨在用作確定所要求保護(hù)的主題的范圍的輔助。

2、本文提供的是用于管理飛行汽車的空中靜態(tài)公路的系統(tǒng)和方法。通常，用于飛行汽車的靜態(tài)飛行路徑被提供成使得飛行汽車能夠在給定方向上行駛而不與其它飛行汽車相交并直接到達(dá)期望的目的地。本文提供的空中道路提供了用于避免碰撞和其它危險(xiǎn)的管理系統(tǒng)。

3、隨著時(shí)間的推移，空中交通管制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新的社會(huì)需求。上個(gè)世紀(jì)為應(yīng)對(duì)民航客運(yùn)量的快速增長(zhǎng)而發(fā)展起來(lái)的城市空中交通的概念被認(rèn)為是最有可能的未來(lái)空中交通管制系統(tǒng)模式，因?yàn)樗峁┝四壳凹惺娇罩薪煌ü苤葡到y(tǒng)所沒(méi)有的以下特征：1)每輛車都可以自由選擇自己的起飛和著陸位置；2)每輛車都可以自由地以最短的飛行時(shí)間規(guī)劃其路線；3)飛行中的飛機(jī)遵循固定路線以避免相交。通常，本文提供的空中道路可以提供管理系統(tǒng)，用于啟用這些特征同時(shí)降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)并增加安全性。

4、本文提供的是靜態(tài)規(guī)劃模型，其是動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型概念的擴(kuò)展。此類模型可以在實(shí)施空中路線規(guī)劃功能時(shí)改善空域安全性和與每架飛機(jī)的通信。與基本的動(dòng)態(tài)規(guī)劃不同，在靜態(tài)規(guī)劃模型中，空中交通管制系統(tǒng)接收來(lái)自所有飛機(jī)的信息以規(guī)劃固定路線，并且然后開(kāi)發(fā)整體飛行計(jì)劃，使得多飛機(jī)路線規(guī)劃是該系統(tǒng)最重要的部分。

5、本文提供了一種基于靜態(tài)航線設(shè)置規(guī)劃的多機(jī)協(xié)同航線規(guī)劃方法。這些方法可以有助于解決多飛機(jī)路線規(guī)劃的困難。該方法在避免飛行沖突的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多飛機(jī)的路線規(guī)劃，并進(jìn)一步提供了路線重新規(guī)劃功能，即更改路線；當(dāng)飛機(jī)決定改變目的地時(shí)，其可以實(shí)時(shí)重新規(guī)劃它的路線，同時(shí)確保新路線不會(huì)影響其它飛機(jī)的路線。

6、在一些實(shí)施例中，提供了具有用于至少在四個(gè)主要(北、南、東、西)方向上行駛的路的空中道路系統(tǒng)，其中，每條道路允許僅在單個(gè)方向上行駛。在一些實(shí)施例中，提供轉(zhuǎn)彎車道以允許從一個(gè)單向道路進(jìn)入第二單向道路以便在不同方向上行駛。在一些實(shí)施例中，道路被分成上層級(jí)和下層級(jí)，使得上層級(jí)允許沿一個(gè)方向行駛而下層級(jí)允許沿相反方向行駛。

7、在一些實(shí)施例中，空中道路系統(tǒng)提供有用于進(jìn)入和退出到大城市中心、其他人口稠密區(qū)域或其他感興趣區(qū)域的環(huán)線系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，該環(huán)線系統(tǒng)包括用于以圓周運(yùn)動(dòng)行駛的用于行駛的至少兩個(gè)環(huán)線，其中該兩個(gè)環(huán)線彼此纏繞但彼此不相交，使得沿第一環(huán)線的行駛允許在第一上升方向上行駛并且沿第二環(huán)線的行駛允許在第二下降方向上行駛。在一些實(shí)施例中，在上升環(huán)線中行駛允許行駛出城市中心，并且離開(kāi)環(huán)線系統(tǒng)以連接到空中道路系統(tǒng)的其它區(qū)域，并且在下降環(huán)線中行駛允許從空中道路系統(tǒng)的部分行駛進(jìn)入城市中心。

8、在一些實(shí)施例中，本文提供的是管理飛行器在空中道路系統(tǒng)上行駛的方法，包括：設(shè)計(jì)該空中道路系統(tǒng)，包括以網(wǎng)格布置的多條路，使得第一組路垂直于第二組路布置，并且其中，每條路包括允許飛行器沿第一方向行駛的上層級(jí)和允許沿與第一方向相反的第二方向行駛的下層級(jí)；提供靜態(tài)路線規(guī)劃模型，用于為各個(gè)飛行器創(chuàng)建路線，其中，該路線是根據(jù)飛行器用戶的到達(dá)點(diǎn)和目的地點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建的；確定針對(duì)各個(gè)飛行器的路線，使得該路線被設(shè)計(jì)成在行駛期間提供最小的中斷，而不會(huì)與空中道路系統(tǒng)上的其他飛行器相交；根據(jù)由靜態(tài)路線規(guī)劃模型創(chuàng)建的路線來(lái)指定供行駛使用的空中道路系統(tǒng)；為在空中道路系統(tǒng)上行駛的飛行器提供路線；以及監(jiān)測(cè)空中道路系統(tǒng)，以便在緊急情況或惡劣天氣情況下重新規(guī)劃路線或執(zhí)行道路封閉；其中，轉(zhuǎn)盤(pán)將第一組路連接到第二組路，以允許在第一組路和第二組路之間行駛；并且其中，轉(zhuǎn)彎車道連接每條路的上層級(jí)和下層級(jí)，以允許在該上層級(jí)和下層級(jí)之間行駛。

9、在一些實(shí)施例中，本文提供的是供飛行器使用的空中道路系統(tǒng)，包括：多條路，該多條路被指定用于飛行器遵循由靜態(tài)路線規(guī)劃模型創(chuàng)建的路線行駛，其中，該多條路以網(wǎng)格形式布置，使得第一組路被布置成垂直于第二組路，并且其中，每條路包括允許飛行器在第一方向上行駛的上層級(jí)和允許在與第一方向相反的第二方向上行駛的下層級(jí)；以及多個(gè)環(huán)線系統(tǒng)，該多個(gè)環(huán)線系統(tǒng)被指定用于進(jìn)入和退出感興趣區(qū)域，包括上升環(huán)線和下降環(huán)線，其中，該上升環(huán)線和下降環(huán)線以螺旋形相互纏繞而不相交，并允許在垂直方向上旋轉(zhuǎn)行駛，并且其中，該上升環(huán)線和下降環(huán)線各自包括在地面層級(jí)、至少一個(gè)中心層級(jí)和頂部層級(jí)處的入口點(diǎn)和出口點(diǎn)，其中，該至少一個(gè)中心層級(jí)和頂部層級(jí)處的入口點(diǎn)和出口點(diǎn)允許進(jìn)入多條路，并且地面層級(jí)的該入口點(diǎn)和出口點(diǎn)允許進(jìn)入感興趣的區(qū)域；其中，轉(zhuǎn)盤(pán)將第一組路連接到第二組路，以允許在第一組路和第二組路之間行駛；并且其中，轉(zhuǎn)彎車道連接每條路的上層級(jí)和下層級(jí)，以允許在該上層級(jí)和下層級(jí)之間行駛；并且其中，路線是根據(jù)飛行器用戶的到達(dá)點(diǎn)和目的地點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建的，并且其中，該路線被設(shè)計(jì)成在行駛期間提供最小的中斷，而不會(huì)與空中道路系統(tǒng)上的其他飛行器相交。

10、在一些實(shí)施例中，本文提供的是用于在空中道路系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)飛行器的起飛和著陸的方法，包括：提供靜態(tài)路線規(guī)劃模型，用于為各個(gè)飛行器創(chuàng)建路線，其中，該路線是根據(jù)飛行器用戶的到達(dá)點(diǎn)和目的地點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建的；確定針對(duì)各個(gè)飛行器的路線，該路線被設(shè)計(jì)成在行駛期間提供最小的中斷，而不會(huì)與空中道路系統(tǒng)上的其他飛行器相交；為在空中道路系統(tǒng)上行駛的飛行器提供路線；提供環(huán)線系統(tǒng)，該環(huán)線系統(tǒng)被指定用于飛行器進(jìn)入和退出感興趣的區(qū)域，該環(huán)線系統(tǒng)包括允許在向上方向行駛的上升環(huán)線和允許在向下方向上行駛的下降環(huán)線；其中，上升環(huán)線和下降環(huán)線以螺旋形相互纏繞而相互不相交的形式布置；該上升環(huán)線和下降環(huán)線每個(gè)包括在地面層級(jí)、至少一個(gè)中心層級(jí)和頂部層級(jí)處的入口點(diǎn)和出口點(diǎn)，其中，該至少一個(gè)中心層級(jí)和頂部層級(jí)的入口點(diǎn)和出口點(diǎn)允許進(jìn)入多條路，并且地面層級(jí)的入口點(diǎn)和出口點(diǎn)允許進(jìn)入感興趣的區(qū)域；允許飛行器在下降環(huán)線內(nèi)的地面層級(jí)上著陸；以及允許飛行器在上升環(huán)線內(nèi)的地面層級(jí)上起飛。

11、上述方面或示例和優(yōu)點(diǎn)以及其它方面或示例和優(yōu)點(diǎn)將從隨后的描述和附圖中變得顯而易見(jiàn)。