随着科技和经济的蓬勃发展,全球航空运输需求日益增长,民用航空器数量和空中交通流量的持续不断增加导致空中交通网络日趋拥挤,现有空中交通管理面临着严峻的挑战。4D航迹规划(4D Trajectory Planning)作为未来基于轨迹运行(Trajectory Based Operation,TBO)的关键技术,被广泛关注与研究。本文主要围绕4D航迹规划中航空器改航(Rerouting)策略及多航空器的冲突探测与解脱(Conflict Detection and Resolution,CD&R)问题进行研究,创新性地将快速凸包算法(Quickhull Algorithm)应用于航空器4D航迹规划中,为4D航迹规划提供了一种全新的解决方案。凸包(Convex Hull)由于其特殊性质被广泛应用于路径规划问题中,但在航迹规划问题中仍研究尚少。本文对凸包及其相关概念进行了介绍,并将Jarvis步进法、Graham扫描法、增量法和分治法等经典凸包算法进行了对比分析,说明快速凸包算法在航迹规划问题中的应用优势。在航空器改航策略中,快速凸包算法用于航迹空间的简化,使其复杂度大大下降。然后,采用快速凸包思想确定可行域搜索范围,相比于传统算法,此算法在保障飞行安全的基础上提高了空域的利用率,优化了Dijkstra最短路径搜索算法的可行域空间。在多航空器的冲突探测与解脱问题中,我们考虑航空器可能发生的机动组合,并利用快速凸包算法生成凸包以描述航迹预测过程中的不确定性。通过凸包间的相交情况,航空器的冲突情况得以判断。最后通过约束条件与航迹评价函数构建航空器冲突解脱模型,并采用分支限界法(Branch and Bound Algorithm)进行冲突解脱。仿真实验表明,本算法对航空器冲突解脱问题具有高效性及鲁棒性。