[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

本發明公開了一種基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，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。

技術領域

本發明屬于民用航空器空中交通流量管理技術領域，涉及惡劣天氣條件下的航路規劃、空管自動化決策支持工具等領域，特別涉及一種基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法。

背景技術

隨著我國民航運輸業的快速發展，航班數量不斷增加，民航運輸逐漸從低密度模式向高密度模式轉變，天氣對飛行的影響日益突出。多層時序網絡的實時航路規劃及優化是空中交通流量管理的應用策略，作用于惡劣天氣下的航路實時規劃。當航空器在飛行過程中遇到惡劣天氣時，其通過機載氣象雷達將數據反饋給地面，地面根據機載氣象雷達和氣象中心的數據對航路進行重新規劃，同時將規劃的航路發送至機載端，航空器根據新接收的改航路徑繼續執飛。多層時序網絡的實時航路規劃及優化能夠幫助航空器在確保飛行安全的前提下，實時更新氣象信息和航路信息，實現有效減少燃油消耗、降低管制員工作負荷、提高空域利用率的目標，同時能夠有效提高惡劣天氣下的飛行安全和航班準點率，為未來基于航跡的運行提供有效的航跡預測依據和建議。

航空器在飛行過程中遭遇惡劣天氣的影響，出于飛行安全和運行效率的考慮，地面根據機載氣象雷達和氣象中心的數據，對飛行航路進行重新規劃及實時修正。然而當前都是在戰略及預戰術層面上，基于氣象中心發布的信息對航路進行規劃，對于飛行過程中遇到時變天氣的情況，缺乏實時的航路規劃及修正，導致管制員工作負荷和航班延誤增加，且管制員協調的航路變更結果可能與機組需求不符，嚴重影響了航空器運行的安全性和經濟性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，用以克服空域條件的時變性對航路規劃的影響，提高了航空器運行的安全性和經濟性。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種基于多層時序網絡的實時航路規劃及優化方法，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。

進一步地，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；