[發明專利]一種基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法

在審

• 申請號: 202210322424.4
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN115311902A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 仝佳璐;梁的達;徐成;毛繼志
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張明

1.一種基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，其特征在于，包括：

獲取空域結構信息、航空器信息和氣象信息；

基于所述氣象信息，搭建基于惡劣天氣的氣象模型；

構建基于時序變化的多層時序網絡結構；

利用所述空域結構信息以及搭建的氣象模型，以改航航程最短、跨扇區個數最少，轉彎角度最小，安全距離最大，燃油消耗最少為約束目標，在所述多層時序網絡結構中構建最優航路模型，通過求解模型得到最優航路；

基于航空器性能對生成的實時航路進行航跡修正；

查看氣象條件是否發生變化，若未發生變化，將修正后的實時航路發送至航空器，使航空器沿著生成的最優實時航路飛行；若氣象條件發生變化則重新規劃航路。

2.根據權利要求1所述的基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，其特征在于，基于所述氣象信息，搭建基于惡劣天氣的氣象模型，包括：

根據氣象雷達回波圖，獲取飛行區域的雷達氣象信息，篩選出影響航路安全的惡劣天氣信息，然后對惡劣天氣邊界進行劃定；

灰度處理并篩選劃定了惡劣天氣邊界的雷達回波圖，刪除反射率小于設定閾值的像素點，得到當前惡劣天氣的區域；

將處理后的惡劣天氣區域放置在三維坐標系中，選擇初始惡劣天氣區域外部的任意點作為坐標原點并建立坐標系，以坐標原點為參考點，將惡劣天氣區域的邊緣各雷達點與坐標原點相連，并分別計算這些雷達點與坐標系X軸之間的夾角，將這些點排序構成邊界序列，然后依次相連，同時去除邊界序列中的非凸包點，將邊界序列中剩余的凸包頂點構建凸包點集，將凸包點集中的所有凸包點依次連接即構成飛行受限區凸多邊形；將生成的飛行受限區凸多邊形向外拓寬25千米；

利用灰色預測模型，預測未來每一時刻惡劣天氣的飛行受限區凸多邊形，將其作為最優航路模型中的限制條件；在航路規劃時，每一時刻的航路點應避開該時刻對應的飛行受限區凸多邊形所在區域。

3.根據權利要求2所述的基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，其特征在于，所述飛行受限區凸多邊形每個邊的修正是通過每個邊上的點與惡劣天氣的中心位置的偏移量來確定的；根據惡劣天氣的中心位置隨時間的變化，通過在不同時刻下對飛行受限區凸多邊形的不斷修正，同時遵循觀測時段內凸多邊形的每個邊上點數固定原則，產生飛行受限區在一定時間范圍內，對應每一個時刻的邊界點序列集合，從而得到每個時刻的飛行受限區凸多邊形；其中邊界點是指構成飛行受限區凸多邊形的每一條邊的點。

4.根據權利要求1所述的基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，其特征在于，所述構建基于時序變化的多層時序網絡結構，包括：

以航空器起飛機場為三維網絡圖的坐標原點，正東方向為X軸的正方向，正東偏南90方向為Y軸的正方向，垂直正上方為Z軸的正方向，將起飛機場至目的地機場之間的空域進行網格化處理，建立三維網絡模型；其中X，Y表示同一飛行高度的空間地理坐標，Z軸表示時間維度。