本發明涉及空域安全，更具體地說，它涉及一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法。
背景技術：
1、近年來隨著無人機技術的普及，在低空經濟領域不斷加快布局和建設。但無人機違規飛行現象越來越多，無人機飛行事故時有發生，給低空經濟健康發展帶來挑戰，尤其是無人機黑飛問題，給航空安全都帶來安全風險。部分使用者的濫用行為對有人航空器飛行安全的威脅日益顯著。低空無人有人航空器融合空域作為飛行活動的重要區域，其面臨的無人機擾航風險尤為突出，當黑飛無人機在該區域附近飛行時影響有人航空器正常飛行，可能導致安全事故發生。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法。
2、為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：
3、一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法，該方法包括以下步驟：
4、s1、低空無人有人航空器融合空域建模；將低空無人有人航空器融合空域劃分為第一類區域和第二類區域，實現對低空融合空域結構的分層表達；并將低空無人有人航空器融合空域統一映射至三維網格空間，為后續概率統計與風險融合提供標準化空間載體。
5、第一類區域為沿有人航空器運行航跡方向分布、在橫向與高度方向保持集中的空間區域；所述第二類區域位于第一類區域之外，在航跡延伸方向、橫向范圍及高度層面進行擴展，用于描述低空融合空域內無人機活動對有人航空器運行產生潛在影響的外延空間；所述三維網格空間構建具體為:
6、?????（1）
7、其中，g表示三維分層所有三維網格集合；v表示所有三維網格節點集合；e表示三維網格中連通邊集；連通相鄰三維網格:
8、?????（2）
9、其中l(e)三維網格間中心距離，ci是第i個三維網格的中心坐標，cj是第j個三維網格的中心坐標。
10、s2、基于歷史航跡數據的有人機三維網格分布評估；在空間條件層面，分別從有人機與無人機兩個主體構建空間概率分布模型，有人機運行軌跡通過對歷史航班航跡數據進行數據清洗、時間序列重構及空間軌跡插值處理獲得，對起飛與降落航班軌跡進行復現，通過統計航班軌跡在各三維網格中的穿越頻次及飛行暴露時間，并計算三維網格內有人機出現的概率，以刻畫有人機在三維空域中的空間分布特征。
11、三維網格內有人機出現的概率的計算公式為：
12、??????????????????????????(8)
13、其中，aijk表示三維網格vijk內有人機的空間出現概率，為三維網格被所有航班穿過的次數，為所有三維網格穿越次數之和。
14、s3、基于三維網格最短攻擊路徑的無人機入侵概率量化建模；從潛在擾航行為出發，以第二類區域及第一類區域邊界為潛在起點集、以有人機軌跡及其延長線空域為目標集，構建起點—終點對約束下的最短攻擊路徑入侵頻度模型，并對無人機在三維網格中的入侵概率進行定量計算。
15、對于每個攻擊源點s，采用dijkstra最短路徑算法計算其到所有目標格點的最短路徑，定義為：
16、???????????????????(13)
17、其中，t為任意目標格點；u為任意一條路徑；u()為從源點s到目標點t的一條可行路徑；dist(i,j)為三維網格i與j的歐氏距離；對攻擊源點s，選擇所有目標點中最短的一條路徑：
18、????????????????????(14)
19、其中，t為所有目標格點的集合；這一條路徑稱為攻擊源點s的最優攻擊路徑；將所有攻擊源點的有效路徑進行累積統計，具體為：
20、???????????????????(15)
21、其中，v為單個具體三維網格節點；s為所有攻擊源點的集合；s為從s出發的最優路徑；指示函數w為：
22、????(16)
23、對于，當三維網格vijk位于源點s的有效攻擊路徑上時取1，否則取0；
24、最終得到整個三維空域中每個三維網格的最短攻擊路徑出現頻次：
25、???????????????????(17)
26、采用min–max歸一化方法對所有三維網格的入侵強度進行統一處理，其表達式為：
27、????????????????????????????(18)
28、其中，fijk為所有攻擊源點最短攻擊路徑經過三維網格vijk的次數，fmax與fmin分別表示研究區域內所有三維網格入侵強度的最大值與最小值。最終，通過對歸一化后的入侵強度進行概率化處理，得到無人機在三維網格中的入侵概率：
29、?????????????????????????(19)
30、s4、基于條件概率分解的無人機—有人機靜態碰撞風險評價；構建無人機與有人機同時出現并形成空間重疊的條件概率cijk，在三維網格尺度上對無人機—有人機靜態碰撞風險進行定量刻畫。
31、條件概率cijk計算公式為：
32、???????????????????????(21)
33、其中，表示無人機進入三維網格vijk的概率，由無人機最短攻擊路徑頻度模型計算得到；aijk表示有人機在三維網格vijk內出現的概率，由歷史航跡數據統計得到。
34、s5、生成靜態碰撞風險地圖；開展針對低空空域的靜態風險仿真實驗，對各空間三維網格內的碰撞風險進行定量計算，據此對三維網格單元進行分級劃分，將空域劃分為高風險區、中風險區和低風險區，形成對應的靜態碰撞風險分布地圖，為防控區劃設與風險管理提供依據。
35、與現有技術相比，本發明具備以下有益效果：
36、（1）本發明所識別的新第一類風險區在空間位置上與無人機—有人機潛在相遇頻繁區域高度一致，能夠有效覆蓋發生實際碰撞事件及其軸對稱對應位置，同時避免將大范圍低風險空域納入高等級管控范圍。
37、（2）基于條件概率分解與相對風險分級的區劃方法在保持安全保守性的同時，提高了風險區劃的空間精細度與針對性。
38、（3）從空間結構上看，基于靜態碰撞風險場生成的區劃結果能夠自然體現風險隨空間位置變化的連續性與集聚性，為后續實施分層、分級、差異化的低空融合空域管理措施提供了更具操作性的空間依據。
1.一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法，其特征在于，所述第一類區域為沿有人航空器運行航跡方向分布、在橫向與高度方向保持集中的空間區域；所述第二類區域位于第一類區域之外，在航跡延伸方向、橫向范圍及高度層面進行擴展，用于描述低空融合空域內無人機活動對有人航空器運行產生潛在影響的外延空間；所述三維網格空間構建過程為:
3.根據權利要求1所述的一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法，其特征在于，步驟s2中，所述三維網格內有人機出現的概率的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法，其特征在于，步驟s3中，所述最短攻擊路徑入侵頻度模型計算過程為：
5.根據權利要求1所述的一種大數據處理的低空空域無人機擾航風險評估方法，其特征在于，s4中所述條件概率cijk計算公式為：