[發明專利]基于風場分布的空中交通航路設計方法

有效

• 申請號: 201611168868.8
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106781706B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 蔡開泉;劉恩鈺
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊澤;劉芳

1.一種基于風場分布的空中交通航路設計方法，其特征在于，包括：

獲取并統計風場屬性數據，根據所述風場屬性數據，建立起點至終點之間各航路段的風場時空特性模型；

根據所述各航路段的風場時空特性模型，建立飛行器空氣動力學模型；

根據所述飛行器空氣動力學模型，計算得到所述起點至終點之間各航路段的油耗模型；

根據所述各航路段上飛行器的數量，以及所述各航路段的油耗模型，計算得到各航路段的油耗評價函數；

根據所述各航路段的油耗評價函數，計算得到各航路段的油耗代價；

基于所述各航路段的油耗代價，確定從起點至終點的油耗代價最小的航路路線；

所述獲取并統計風場屬性數據，根據所述風場屬性數據，建立起點至終點之間各航路段的風場時空特性模型，包括：所述風場屬性數據包括：南北風場觀測數據；根據預設劃分條件，對所述南北風場觀測數據進行分類，得到分類后的南北風場觀測數據；對所述分類后的南北風場觀測數據分別進行數值模擬，得到每個類別的所述起點至終點之間各航路段的風場分布參數；根據所述風場分布參數，建立所述風場時空特性模型；

所述根據所述各航路段上飛行器的數量，以及所述各航路段的油耗模型，計算得到各航路段的油耗評價函數，包括：根據所述各航路段上飛行器的數量，將所述各航路段上的每個飛行器的油耗模型相加，計算得到所述各航路段的油耗評價函數；所述根據所述各航路段的油耗評價函數，計算得到各航路段的油耗代價，包括：

式中，i，j為相鄰分級間任意兩個航路點，G_i,j為相鄰分級間任意航路段的油耗代價；d_ij為相鄰分級間任意航路段的距離；P_ij為相鄰分級間任意航路段的油耗評價函數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取并統計風場屬性數據，根據所述風場屬性數據，建立起點至終點之間各航路段的風場時空特性模型之前，還包括：

獲取航路的起點、終點，對所述起點、終點之間的航路點進行分級處理，得到各級航路點；

對所述各級航路點進行離散化處理，確定每個分級內的至少一個航路點；

所述各航路段為每個相鄰分級間任意兩個航路點之間的路線。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述各航路段的風場時空特性模型，建立飛行器空氣動力學模型，包括：

基于所述各航路段的風場時空特性模型中的風場分布參數，以及飛行器的質量、飛行器在飛行過程的推力和阻力系數、垂向負載因子以及傾斜角，建立所述飛行器空氣動力學模型，其中所述飛行器空氣動力學模型包括：飛行器在飛行過程中的速度、航向角、飛行路徑角、水平位置、高度。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據所述飛行器空氣動力學模型，計算得到所述起點至終點之間各航路段的油耗模型，包括：

根據所述飛行器空氣動力學模型中的飛行器在飛行過程中的速度、航向角、飛行路徑角、水平位置、高度，以及垂向負載因子以及傾斜角、航路段的起始時間和終止時間，計算得到所述各航路段的油耗模型。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述各航路段的油耗代價，確定從起點至終點的油耗代價最小的航路路線，包括：

基于所述各航路段的油耗代價，采用迪杰斯特拉Dijkstra算法，確定從起點至終點的油耗代價最小的航路路線。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設劃分條件至少為以下一種：季節、氣候。