[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

本發明提供一種基于風場分布的空中交通航路設計方法，該方法包括：根據風場屬性數據建立各航路段的風場時空特性模型，根據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，根據飛行器空氣動力學模型，計算得到起點至終點之間各航路段的油耗模型，根據各航路段的油耗模型計算得到各航路段的油耗評價函數，據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，由于考慮了風場分布因素的影響，得到的起點至終點的油耗代價最小的航路路線即為油耗運輸成本最低的航路。

技術領域

本發明涉及空中交通航路的設計技術，尤其涉及一種基于風場分布的空中交通航路設計方法。

背景技術

在空中交通管理(Air Traffic Management，簡稱ATM)系統中，空中交通航路扮演著非常重要的角色，而航路選擇的優劣將直接影響空域中各飛行器的油耗運輸成本。

目前，最優空中交通航路選擇的依據是起點至終點之間所有航路段的空間距離之和最短的航路，但是由于受風場分布因素的影響，該空間距離最短的航路并不是油耗運輸成本最低的航路。

發明內容

本發明提供一種基于風場分布的空中交通航路設計方法，使得在考慮風場分布因素的影響下，通過該方法選擇的航路為油耗運輸成本最低的航路。

本發明提供一種基于風場分布的空中交通航路設計方法，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。

可選的，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。

可選的，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；

對所述南北風場觀測數據進行數值模擬，得到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。

可選的，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。

可選的，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：