[發明專利]基于坐標排序Graham-scan的飛行禁止區劃設方法

在審

• 申請號: 202011099430.5
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112396870A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 李印鳳;孫聰;初建宇;王秋玲;阮昌;沈晗;傅子濤
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G01S13/95;G01S13/91;G01S7/41
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種基于坐標排序Graham?scan的飛行禁止區劃設方法，步驟一：采集所要劃分的目標區域的環境數據；步驟二：根據步驟一采集的環境數據，構建坐標排序模型，進行數據篩選；步驟三：在建立了坐標排序的基礎上，利用Graham?scan算法進行危險區劃設。本發明根據氣象雷達回波強度數據，通過坐標排序結合Graham?scan算法，剔除大量無貢獻數據，減少空間掃描法獲取射線角度值數量，加快了劃設飛行受限區速率。

技術領域

本發明屬于空中交通管理技術領域，具體涉及一種基于坐標排序Graham-scan的飛行禁止區劃設方法。

背景技術

隨著航空運輸業的持續快速發展，飛行密度將進一步加大，空域資源越發緊張，尤其在強對流天氣的影響下，空域容量與流量平衡失調，導致航班延誤、管制工作負荷過大等一系列問題，是對流量管理手段和方法的嚴峻挑戰。

精準、快速劃設危險天氣飛行禁止區，是有效實施改航等流量管理策略的重要基礎。航班取消或航班延誤的各類因素中天氣原因占比最高，冰雹、雷雨大風、短時強降水、龍卷風等危險天氣不但影響航班正常運行，而且會引發飛行事故。精準、快速劃設危險天氣飛行禁止區，有利于有效實施改航等流量管理策略，為空中交通管制提供有力支撐。當前對飛行禁止區劃設，無法快速、準確判定飛機調配等一系列需求，針對復雜多變的飛行禁止區劃設研究相對不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于坐標排序Graham-scan的飛行禁止區劃設方法。本方法通過剔除大量無貢獻數據，減少空間掃描法獲取射線角度值數量，快速、合理劃設飛行禁止區。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于坐標排序Graham-scan的飛行禁止區劃設方法：

步驟一：采集所要劃分的目標區域的環境數據；

步驟二：根據步驟一采集的環境數據，構建坐標排序模型，進行數據篩選，具體步驟如下：

步驟2.1：篩選雷達回波強度大于設定閾值的強度信息，并獲取所對應的離散點坐標，作為分析構建坐標排序模型的數據的基礎；

步驟2.2：對于篩選后得到的雷達回波強度大于設定閾值所對應的離散點坐標，通過獲取平面中X軸和Y軸的極大點maxX和maxY以及極小值點minX和minY，對平面進行劃分，劃分為5個區域Sq1，Sq2，Sq3，Sq4和ShareSp，其中，Sq1區域是由maxX和minY作為兩個相對的頂點構成的矩形區域，Sq2區域是由minX和minY作為兩個相對的頂點構成的矩形區域，Sq3區域是由minX和maxY作為兩個相對的頂點構成的矩形區域，Sq4區域是由maxX和maxY作為兩個相對的頂點構成的矩形區域，ShareSp區域是Sq1，Sq2，Sq3，Sq4圍成的中心區域(即maxX、maxY、minX、minY四個極值點圍成的大區域減去Sq1，Sq2，Sq3，Sq4四個區域所剩下的中心區域)或者ShareSp區域是Sq1，Sq2，Sq3，Sq4四個區域重疊的區域；判斷雷達回波強度大于設定閾值的離散點坐標落在哪一個區域中，并存入對應的區域；刪除ShareSp區域中的點；

步驟2.3：將Sq2、Sq4區域進行X軸方向單調遞增排序，Sq1、Sq3進行X軸方向單調遞減排序；

步驟2.4：依據坐標單調性，依次比較當前雷達回波強度大于設定閾值離散點坐標的縱坐標與下一雷達回波強度大于設定閾值離散點坐標的縱坐標大小關系；

步驟2.5：分別保留Sq1，Sq2，Sq3，Sq4區域中最外側的坐標點，包含在里側坐標點為無貢獻度離散點，進行刪除，留下的最外側的坐標點為準凸包點，用于構建Graham-Scan模型；

步驟三：在建立了坐標排序的基礎上，利用Graham-scan算法進行危險區劃設。