本發(fā)明涉及航空，尤其涉及一種低空管道航路規(guī)劃方法及裝置。

背景技術：

1、低空航路規(guī)劃是指利用地面遙感影像提取包含自然下界面、人工附屬物、政策規(guī)定禁飛區(qū)、適飛區(qū)以及大氣邊界層湍流等影響航空器飛行的約束要素，對低空空域內(nèi)環(huán)境進行網(wǎng)格化處理，通過一定的航路規(guī)劃算法計算最優(yōu)航線。航路規(guī)劃需要綜合考慮諸多因素，構建的路徑規(guī)劃模型約束條件、目標函數(shù)、算法各不相同，一般通過2個角度進行路徑規(guī)劃，航空器避撞和航空器路徑全局規(guī)劃。

2、在一定的空域范圍內(nèi)，航空器數(shù)量較少時，單架航空器規(guī)劃航線時無需考慮其他航空器運行動態(tài)，自主性較強，能實現(xiàn)單架航空器的最大運行效率。然而，在商業(yè)化運行的背景下，規(guī)?；暮娇掌鬟\行將產(chǎn)生海量的航線規(guī)劃，航空器自主避撞能力有限，自由規(guī)劃路線的方式?jīng)_突概率將呈指數(shù)形式增長，無法支撐大流量系統(tǒng)下的安全性與高效性，嚴重威脅低空運行安全。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種低空管道航路規(guī)劃方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術中自由規(guī)劃路線的方式?jīng)_突概率增長，無法支撐大流量系統(tǒng)下的安全性與高效性，嚴重威脅低空運行安全的缺陷，實現(xiàn)了低空環(huán)境中的飛行器管道航路規(guī)劃，為低空空域管理提供有效幫助，保障了低空運行安全。

2、本發(fā)明提供一種低空管道航路規(guī)劃方法，包括如下步驟：

3、基于三維數(shù)字化空域模型，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖；

4、將所述三維矩形地圖中的每個三維立體網(wǎng)格作為單個節(jié)點，基于代價函數(shù)，通過a*算法，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案；

5、其中，所述代價函數(shù)根據(jù)所述起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的移動代價和所述起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的航路代價確定；所述航路代價包括距離代價和威脅代價。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低空管道航路規(guī)劃方法，基于代價函數(shù)，通過a*算法，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案，具體包括：

7、將起點網(wǎng)格作為當前網(wǎng)格，基于代價函數(shù)，確定所述當前網(wǎng)格到各個相鄰網(wǎng)格的代價值；

8、基于所述各個相鄰網(wǎng)格的代價值、所述各個相鄰網(wǎng)格在所述三維矩形地圖中的屬性和已擴展網(wǎng)格集合，確定下一網(wǎng)格，并將所述下一網(wǎng)格放入所述已擴展網(wǎng)格集合中；

9、在所述下一網(wǎng)格為終點網(wǎng)格的情況下，基于所述已擴展網(wǎng)格集合，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案；否則，將所述下一網(wǎng)格確定為當前網(wǎng)格，并重復所述確定所述當前網(wǎng)格到各個相鄰網(wǎng)格的代價值，和所述確定下一網(wǎng)格，并將所述下一網(wǎng)格放入所述已擴展網(wǎng)格集合中的步驟，直至所述下一網(wǎng)格為終點網(wǎng)格。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低空管道航路規(guī)劃方法，所述距離代價通過以下公式確定：

11、

12、式中，為距離代價，表示任意候選航路上的第個網(wǎng)格的坐標。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低空管道航路規(guī)劃方法，所述威脅代價通過以下公式確定：

14、

15、

16、式中，為威脅代價，表示可用空間中的網(wǎng)格的坐標；表示障礙物禁飛區(qū)中的網(wǎng)格的坐標；表示網(wǎng)格到網(wǎng)格的距離函數(shù)。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低空管道航路規(guī)劃方法，基于三維數(shù)字化空域模型，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖，具體包括：

18、在三維數(shù)字化空域模型的每個三維立體網(wǎng)格中，基于低空環(huán)境要素，確定所述每個三維立體網(wǎng)格的屬性；

19、基于所述每個三維立體網(wǎng)格的屬性，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖。

20、根據(jù)本發(fā)明提供的一種低空管道航路規(guī)劃方法，所述方法還包括：

21、將所述低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案輸出為數(shù)據(jù)結構表，并將所述低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案在三維坐標中進行可視化顯示，得到可視化結果；

22、其中，所述數(shù)據(jù)結構表包括網(wǎng)格編碼、經(jīng)緯度高度范圍和航路占用情況；所述可視化結果包括障礙物禁飛區(qū)和所述低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案中的管道航路。

23、本發(fā)明還提供一種低空管道航路規(guī)劃裝置，包括如下模塊：

24、構建模塊，用于基于三維數(shù)字化空域模型，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖；

25、確定模塊，用于將所述三維矩形地圖中的每個三維立體網(wǎng)格作為單個節(jié)點，基于代價函數(shù)，通過a*算法，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案；

26、其中，所述代價函數(shù)根據(jù)所述起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的移動代價和所述起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的航路代價確定；所述航路代價包括距離代價和威脅代價。

27、本發(fā)明還提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述任一種所述低空管道航路規(guī)劃方法。

28、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述低空管道航路規(guī)劃方法。

29、本發(fā)明還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述低空管道航路規(guī)劃方法。

30、本發(fā)明提供的低空管道航路規(guī)劃方法及裝置，通過基于三維數(shù)字化空域模型，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖，然后根據(jù)起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的移動代價和起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的航路代價，航路代價包括距離代價和威脅代價設計了代價函數(shù)，基于該代價函數(shù)，將三維矩形地圖中的每個三維立體網(wǎng)格作為單個節(jié)點，通過a*算法，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案，從而實現(xiàn)低空環(huán)境中的飛行器管道航路規(guī)劃，為低空空域管理提供有效幫助，保障了低空運行安全。

技術特征：

1.一種低空管道航路規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的低空管道航路規(guī)劃方法，其特征在于，基于代價函數(shù)，通過a*算法，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案，具體包括：

3.根據(jù)權利要求1或2所述的低空管道航路規(guī)劃方法，其特征在于，所述距離代價通過以下公式確定：

4.根據(jù)權利要求1或2所述的低空管道航路規(guī)劃方法，其特征在于，所述威脅代價通過以下公式確定：

5.根據(jù)權利要求1所述的低空管道航路規(guī)劃方法，其特征在于，基于三維數(shù)字化空域模型，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖，具體包括：

6.根據(jù)權利要求1所述的低空管道航路規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.一種低空管道航路規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：

8.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權利要求1至6任一項所述低空管道航路規(guī)劃方法。

9.一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求1至6任一項所述低空管道航路規(guī)劃方法。

10.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求1至6任一項所述低空管道航路規(guī)劃方法。

技術總結
本發(fā)明提供一種低空管道航路規(guī)劃方法及裝置，其中方法包括：基于三維數(shù)字化空域模型，構建航路規(guī)劃的三維矩形地圖；將所述三維矩形地圖中的每個三維立體網(wǎng)格作為單個節(jié)點，基于代價函數(shù)，通過A*算法，確定低空管道航路規(guī)劃優(yōu)化方案；其中，所述代價函數(shù)根據(jù)所述起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的移動代價和所述起點網(wǎng)格經(jīng)任意路徑到達終點網(wǎng)格的航路代價確定；所述航路代價包括距離代價和威脅代價。從而實現(xiàn)低空環(huán)境中的飛行器管道航路規(guī)劃，為低空空域管理提供有效幫助，保障了低空運行安全。

技術研發(fā)人員：郜春海,陳磊,陸啟進,劉超,孫會君,尹浩東,石渤,周芳屹,堯靖,付豪
受保護的技術使用者：交控航空科技（深圳）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15