一种航路规划中航路边搜索区域限制方法和装置与流程

本发明涉及民航飞机航路规划，尤其涉及一种航路规划中航路边搜索区域限制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、民航航路规划技术是飞行计划系统的核心技术之一，需要综合考虑飞行距离、时间、成本、气象、空中交通流量、飞机性能、业载、机场适航性以及各类复杂的运行限制和局方及航司规章规则等多种要素，为每趟航班规划出一条最优的航路，以确保航班能够安全、准时地到达目的地，同时尽可能的节约成本，增加运营效益。然而全球航空路网十分庞大，加上各类约束条件多而复杂，已经证明，这是一个np问题(多项式复杂程度的非确定性问题)，这就意味着需要消耗很长的时间来求解，如何改进规划算法，加快求解过程，是一个至关重要的问题。

2、目前，路径规划算法的改进策略可以分为优化算法本身与控制路网规模两大类。其中控制路网规模的策略具有广泛的应用前景，可与任何路径规划方法结合使用，常见的控制路网规模的算法有矩形限制搜索区域算法、椭圆限制搜索区域算法、动态限制搜索区域算法等。但这些算法都只是根据距离进行裁剪，对于长航线，裁剪之后的区域仍然较大，求解时间仍然较长，并且忽略了路径规划的方向特性，实际航空路网中，航路方向通常是双向的，但是在进行最短路规划时，起点与目标点已经确定，基本不会选择反向的航路。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提供了一种航路规划中航路边搜索区域限制方法，通过结合矩形限制搜索区域算法和椭圆限制搜索区域算法，再考虑航路方向，排除与航路方向相反的航路，缩小了搜索规模，提高了航路规划的效率。

2、第一方面，本发明实施例提供一种航路规划中航路边搜索区域限制方法，包括：

3、获取历史n年内预设航线的历史飞行计划数据，计算所述历史飞行计划数据中每一航路边的目标点方向方位角和航路方向方位角之间的夹角，得到历史夹角集合；

4、对所述历史夹角集合进行统计分析，得到夹角过滤范围；

5、当待选航路边不在预设的限制搜索区域内时，将所述待选航路边从可选航路边集合中剔除；其中，所述可选航路边集合为新规划航班的所有可选航路边组成的集合；

6、计算剔除后的每一待选航路边的目标点方向方位角与航路方向方位角的夹角；

7、当所述夹角不在所述夹角过滤范围内时，将所述夹角对应的待选航路边选择到目标搜索集合中。

8、进一步的，所述获取历史n年内预设航线的历史飞行计划数据之后，还包括：

9、对所述历史飞行计划数据进行数据清洗，剔除起飞机场与落地机场相同的航班。

10、进一步的，所述预设的限制搜索区域包括矩形限制搜索区域和椭圆限制搜索区域，所述椭圆限制搜索区域，是以所述新规划航班的起点和目标点作为焦点，以航线大圆距离乘以某一特定系数作为长轴，绘制出的椭圆形状所界定的区域，所述矩形限制搜索区域为所述椭圆限制搜索区域的外接矩形。

11、进一步的，所述当待选航路边不在预设的限制搜索区域内时，将所述待选航路边从可选航路边集合中剔除，包括：

12、当待选航路边不在预设的矩形限制搜索区域内时，将所述待选航路边剔除，将剔除后剩余的所有航路边记为第一航路边集合；

13、当第一航路边集合中的待选航路边不在预设的椭圆限制搜索区域内时，将所述待选航路边剔除，将剔除后剩余的航路边记为第二航路边集合。

14、进一步的，所述计算剔除后的每一待选航路边的目标点方向方位角与航路方向方位角的夹角，包括：

15、计算所述第二航路边集合中的每一航路边起点与航线终点之间的方位角，作为目标点方向方位角；

16、计算所述第二航路边集合中的每一航路边起点与对应的航路边终点之间的方位角，作为航路方向方位角；

17、计算所述目标点方向方位角与所述航路方向方位角的夹角。

18、进一步的，所述计算剔除后的每一待选航路边的目标点方向方位角与航路方向方位角的夹角，还包括：

19、计算目标点方向方位角θ1，具体公式如下：

20、δγ1＝γ2-γ1

21、θ1＝atan2(sinδγ1·cosφ2，cosφ1·sinφ2-sinφ1·cosφ2·cosδγ1)；

22、计算航路方向方位角θ2，具体公式如下：

23、δγ2＝γ3-γ1；

24、θ2＝atan2(sinδγ2·cosφ3，cosφ1·sinφ3-sinφ1·cos3·cosδγ2)；

25、计算所述目标点方向方位角与所述航路方向方位角的夹角α，具体公式如下：

26、α＝(|θ1-θ2|；

27、其中，γ1为航路边起点的经度，φ1为航路边起点的纬度，γ2为航线终点的经度，φ2为航线终点的纬度，γ3为航路边终点的经度，φ3为航路边终点的纬度，δγ1为所述航路边起点与所述航线终点的经度差，δγ2为所述航路边起点与所述航路边终点的经度差，atan2为计算角度的数学函数。

28、进一步的，所述当所述夹角不在所述夹角过滤范围内时，将所述夹角对应的待选航路边选择到目标搜索集合中，包括：

29、将所述夹角与所述夹角过滤范围进行对比，当所述夹角在所述夹角过滤范围内时，将所述夹角对应的待选航路边剔除；

30、当所述夹角不在所述夹角过滤范围内时，将所述夹角对应的待选航路边选择到目标搜索集合中。

31、第二方面，本发明实施例提供一种航路规划中航路边搜索区域限制装置，包括：

32、数据获取模块，用于获取历史n年内预设航线的历史飞行计划数据，计算所述历史飞行计划数据中每一航路边的目标点方向方位角和航路方向方位角之间的夹角，得到历史夹角集合；

33、夹角范围确定模块，用于对所述历史夹角集合进行统计分析，得到夹角过滤范围；

34、航路边剔除模块，用于当待选航路边不在预设的限制搜索区域内时，将所述待选航路边从可选航路边集合中剔除；其中，所述可选航路边集合为新规划航班的所有可选航路边组成的集合；

35、夹角计算模块，用于计算剔除后的每一待选航路边的目标点方向方位角与航路方向方位角的夹角；

36、航路边选择模块，用于当所述夹角不在所述夹角过滤范围内时，将所述夹角对应的待选航路边选择到目标搜索集合中。

37、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

38、存储器，用于存储计算机程序；

39、处理器，用于执行所述计算机程序；

40、其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面任一项所述的航路规划中航路边搜索区域限制方法。

41、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述第一方面任一项所述的航路规划中航路边搜索区域限制方法。

42、与现有技术相比，本发明实施例提供的一种航路规划中航路边搜索区域限制方法，其有益效果在于：通过获取历史n年内预设航线的历史飞行计划数据，计算所述历史飞行计划数据中每一航路边的目标点方向方位角和航路方向方位角之间的夹角，得到历史夹角集合；对所述历史夹角集合进行统计分析，得到夹角过滤范围；当待选航路边不在预设的限制搜索区域内时，将所述待选航路边从可选航路边集合中剔除；计算剔除后的每一待选航路边的目标点方向方位角与航路方向方位角的夹角；当所述夹角不在所述夹角过滤范围内时，将所述夹角对应的待选航路边选择到目标搜索集合中。提供一种合理的航路边搜索区域限制方法，缩小了搜索规模，提高了航路规划的效率。