[發明專利]一種帶通行限制的國際航線航路規劃方法

在審

• 申請號: 202210697154.5
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115204466A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 陳創希;伍翔;許南;常先英;吳東岳;張苗苗;曾力舜;謝靜娜;羅德貴;蔣祿妹;柳亞昆;瞿也豐;李翰林;高嘉許
• 申請（專利權）人: 中國南方航空股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30;G06F16/29
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波;高修華

本發明公開了一種帶通行限制的國際航線航路規劃方法，包括步驟：1)加載全網航路數據，生成航線網絡圖；2)對航線網絡圖進行裁剪，得到有向圖G＝{V,E}，其中V為有向圖G中所有節點的集合，E為有向圖G中所有航路邊的集合；3)計算不帶限制的情況下起點到所有節點的最短距離，計算不帶限制的情況下所有節點到終點的最短距離，4)計算每一條航路邊各高度層的邊權重；5)選擇每條航路邊所有高度層的邊權重的平均值作為該航路邊的預估權重；6)確定滿足航路限制的水平航路；7)確定垂直航路；8)輸出優化結果。本發明可根據用戶選擇的優化目標，航路限制及氣象風溫等條件自動規劃出最佳航路。

技術領域

本發明涉及民用航空運行指揮及簽派放行技術領域，具體涉及一種帶通行限制的國際航線航路規劃方法。

背景技術

在執行民用航班之前，航空公司簽派員必須根據氣象條件、航行情報，機場和備降場的條件、領航和航行規則，飛機的載量和設備情況，按照飛機性能限制，各類復雜的運行限制和法律法規，確定實際的飛行剖面，計算并確定可攜帶的商載，確定本次航班飛行所需的燃油量和飛行時間。以上航路規劃是飛行計劃系統的核心技術之一，航空公司通過飛行計劃系統制作每個航班的計算機飛行計劃和簽派放行等工作，以規范運行管理、提高工作效率、控制航班運行風險、節約航班運營成本，實現增加運營效益。

目前航路規劃的方法主要分為兩大類，第一類是最優控制理論方法(OptimalControl Theory Approach)，在不考慮航路限制的情況下得到最優路徑，然后進行規則檢查，若發現最優路徑違反了相關航路限制規則以這一路徑為基礎將其修正為滿足限制的路徑，修正過后的路徑跟所得最優路徑的航行距離、航行時間、油耗、航行成本可能偏差較大，故一旦最優路徑違反了相關航路限制規則，則航路規劃的實際結果質量不能保證。第二類是網絡優化方法(Network Optimization Approach)，網絡的航路邊采用固定預估權重值計算最優路徑，然而該方法飛機重量、風向、溫度等對油耗、速度、成本影響較大，優化結果誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶通行限制的國際航線航路規劃方法，該方法可根據用戶選擇的優化目標，航路限制及氣象風溫等條件自動規劃出最佳航路。

一種帶通行限制的國際航線航路規劃方法,包括以下步驟：

1)加載全網航路數據，生成航線網絡圖；

2)根據設定的起飛機場和降落機場對航線網絡圖進行裁剪，并對航線網絡圖進行壓縮，得到用于優化的有向圖G＝{V,E}，其中V為有向圖中所有節點的集合，E為所有航路邊的集合；

3)用Dijkstra算法，計算不帶限制的情況下起點到所有節點的最短距離并建立一個最短路徑字典MINDict_D，計算不帶限制的情況下所有節點到終點的最短距離并建立一個最短路徑字典MINDict_A，用于估算航路邊的權重及用于后續A*算法估算當前點到終點的預估距離；

4)根據設定的優化目標及包括風溫、風速及航向角的數據，計算每一條航路邊各高度層的邊權重；

5)選擇每條航路邊所有高度層的邊權重的平均值作為該航路邊的預估權重；

6)利用所述A*算法確定滿足航路限制的水平航路；

7)根據得到的水平航路確定垂直航路；

8)輸出優化結果；

為了達到控制航路擁堵等目的，空管機構會發布一些對航路走向、流量的限制，部分限制需要結合前序經過的航路點/航路/空域才能判斷是否滿足條件，這類限制無法事先在預處理時進行過濾，必須邊規劃邊檢查，保守估計，目前全球航路限制有十萬條左右，通過對這些限制進行梳理，一般可分為三種類型：

(1)Not available-不可經過：當條件X為真時，Y必須為假；