CN102854888A - 飞机航线规划方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机航线规划方法及装置；所述方法包括：对于飞机飞行过程中须顺序经过的不在同一直线上的3个点：A点、B点、C点：确定出半径为R、且与直线AB相切于B点的两个圆，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆；确定出过C点、与转弯圆相切的直线及其切点：E点和F点；依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点作为C1点；确定的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。由于预先规划航线中的圆弧段更贴近飞机在实际飞行过程中的航线，使得飞机更容易依据规划的航线进行飞行，从而减少因飞机偏离规划航线而造成的空中隐患。
Description
技术领域
本发明涉及通用航空技术，特别涉及飞机航线规划方法及装置。
背景技术
随着空中交通运输业的不断发展，和低空空域管理改革，低空空域资源成为军用飞行、民用运输飞行、通用航空飞行的热点资源。为了既保证空中目标的飞行安全，同时还兼顾充分利用低空空域资源，飞行管制部门实行低空空域的航线规划。
例如，如图1所示的一条航线中，飞机需要飞经A点、B点、C点，预先规划的航线如图1中的实线所示，包括：A点到B点的直线段、B点到C点的直线段。在航线规划后，飞机将按照预定的规划航线进行飞行。例如，飞机飞抵B点后，需要转弯，飞向C点。
然而，本发明的发明人发现，在实际飞行中飞机经常偏离预定的规划航线。例如，飞机在飞抵B点后，往往按照如图1中的虚线所示的弧度进行转弯，然后再由弧线上的D点直飞至C点。
从图1的实线和虚线可以看出，飞机在转弯时往往会较大地偏离规划航线，这将给飞机带来安全隐患，导致飞机安全性的下降。
发明内容
本发明实施例提供了一种飞机航线规划方法及装置，用以减少飞机的实际飞行航行与规划航线之间的偏差，提高飞机飞行的安全性。
根据本发明的一个方面，提供了一种飞机航线规划方法，包括：
对于飞机飞行过程中须顺序经过的不在同一直线上的3个点：A点、B点、C点：
确定出半径为R、且与直线AB相切于B点的两个圆，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆；
确定出过C点、并与所述转弯圆相切的两个直线，确定所述两个直线与所述转弯圆之间的两个切点：E点和F点；
依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段；
确定经过所述A点、B点、C点的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、所述B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
其中，所述依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段具体包括：
将所述转弯圆上B点与E点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；
将所述转弯圆上B点与F点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；
比较
圆弧段与圆弧段的长短，以其中较短的圆弧段的终点作为C1点，以其中较短的圆弧段段作为所述B点到C1点的圆弧段。
或者，所述依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段具体包括：
以从A点到B点，再到C点的过程中，在B点的转弯方向为第一转弯方向；
确定从B点到E点，再到C点的过程中，在E点的转弯方向，以及从B点到F点，再到C点的过程中，在F点的转弯方向；
从所述E点和F点中选择的切点为：飞机在该切点的转弯方向与第一转弯方向相同；将选择的切点作为C1点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为所述B点到C1点的圆弧段。
较佳地，所述R根据如下方法确定：根据所述飞机的飞行速度和转弯坡度确定所述R。
进一步，在确定经过所述A点、B点、C点的规划航线后，飞机根据所述规划航线进行飞行的方法为：
飞机在飞抵所述B点后，依据规划航线中的B点到C1点的圆弧段进行飞行：
所述飞机在飞抵所述B点后，进行转弯，转弯半径为所述R；
所述飞机在飞抵所述C1点后，进行直线飞行。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种飞机航线规划装置，包括：
转弯圆确定模块，用于对于不在同一直线上的3个点：A点、B点、C点，确定出半径为R、且与直线AB相切于B点的两个圆，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆；
切点确定模块，用于确定出过C点、并与所述转弯圆相切的两个直线，确定所述两个直线与所述转弯圆之间的两个切点：E点和F点；
圆弧段确定模块，用于依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段。
规划航线确定模块，用于确定经过所述A点、B点、C点的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、所述B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
其中，所述圆弧段确定模块具体用于将所述转弯圆上B点与E点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；将所述转弯圆上B点与F点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；比较
圆弧段与
圆弧段的长短，以其中较短的圆弧段的终点作为C1点，以其中较短的圆弧段段作为所述B点到C1点的圆弧段；或者
所述圆弧段确定模块具体用于以从A点到B点，再到C点的过程中，在B点的转弯方向为第一转弯方向；确定从B点到E点，再到C点的过程中，在E点的转弯方向，以及从B点到F点，再到C点的过程中，在F点的转弯方向；从所述E点和F点中选择的切点为：飞机在该切点的转弯方向与第一转弯方向相同；将选择的切点作为C1点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为所述B点到C1点的圆弧段。
进一步，所述装置还包括：
航线规划控制模块，用于接收规划航迹点；对于判断出为转弯点的规划航迹点，将该规划航迹点作为B点，该规划航迹点之前的一个规划航迹点作为A点，该规划航迹点之后的一个规划航迹点作为C点，发送给所述转弯圆确定模块；并从所述规划航线确定模块中获取所述经过所述A点、B点、C点的规划航线。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种飞行控制装置，包括：
规划航线存储模块，用于存储预先规划的规划航线；
转弯控制模块，用于在飞抵转弯点B点后，依据规划航线中的B点到C1点的圆弧段进行飞行。
其中，所述转弯控制模块具体用于在所述飞机飞抵转弯点B点后，控制所述飞机进行转弯，转弯半径为R；并在所述飞机飞抵所述C1点后，控制所述飞机直飞；其中，所述R为B点到C1点的圆弧段的半径。
由于本发明实施例的技术方案，在进行航线规划过程中更加实际地考虑到转弯过程中，飞机因自身特性会以某个弧度进行转弯，因此，飞机在到达转弯点后，依据预先规划航线中的圆弧段进行飞行，而圆弧的半径是事先考虑到飞机的飞行速度和转弯坡度确定的；所以，以转弯点后的圆弧段航线作为预先规划航线可以更贴近飞机在实际飞行过程中的特点，也是飞机更容易遵循的航线。飞机依据本发明实施例的方法所规划的航线进行飞行，基本不会偏离航线，从而减少因飞机偏离规划航线而造成的空中隐患，提高飞机的飞行安全性。
附图说明
图1为现有技术的规划航线与实际航线的偏差示意图；
图2为本发明实施例的航线规划方法流程图；
图3a为本发明实施例的确定C1点，以及B点到C1点的圆弧段的方法流程图；
图3b为本发明实施例的规划航线示意图；
图4为本发明实施例的飞机航线规划装置的结构示意图；
图5为本发明实施例的飞行控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。
本发明实施例的技术方案中，对于飞机飞行过程中所必须顺序经过的不在同一直线上的以地面坐标（比如经纬度坐标）标注的3个点：A点、B点、C点，进行航线规划的方法流程，如图2所示，包括如下步骤：
S201：确定C1点，以及B点到C1点的圆弧段。
S202：确定经过A点、B点、C点的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
上述步骤S201中，确定C1点，以及B点到C1点的圆弧段的具体方法流程，如图3a所示，具体包括如下步骤：
S301：确定飞机在B点处的转弯半径R。
具体地，可以根据飞机在B点处通常的飞行速度和转弯坡度，计算出转弯半径R；根据飞行速度和转弯坡度计算转弯半径的方法为本领域技术人员所熟知的技术；例如可以采用如下公式1进行计算：
R=V2/(g×tan β) （公式1）
公式1中，V为飞机在B点处的飞行速度，tanβ为飞机在B点处的转弯坡度的正切值，g为重力加速度。
S302：确定转弯圆。
如图3b所示，对于经过A点和B点的直线AB，半径为R、且与直线AB相切于B点的圆有两个，分别为圆G、圆H。其中有一个圆，与C点在直线AB同一侧，则以该圆作为转弯圆。比如，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆可以如图3b所示，圆G与C点在直线AB同一侧，则以圆G作为转弯圆。
S303：确定过C点、并与转弯圆相切的直线。
具体地，过C点、并与转弯圆相切的直线可以有2个，分别记为直线L和直线M。
S304：确定C1点，以及B点到C1点的圆弧段。
直线L和直线M分别与转弯圆相切于E点、F点；依据飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为起点为B点、终点为C1点的、B点到C1点的圆弧段：
选取转弯圆上B点与E点之间的、沿飞行方向的圆弧段为
圆弧段；即沿A点至B点的方向从B点切入转弯圆后，转弯圆上以B点为起点，继续沿从B点切入的方向，至E点之间的圆弧段为
圆弧段。也就是说，飞机从A点飞到B点后，从切入点B点继续沿转弯圆飞行时，转弯圆上以B点为起点，沿飞机进入转弯圆的飞行方向，到E点之间的圆弧段为
圆弧段。
选取转弯圆上B点与F点之间的、沿飞行方向的圆弧段为
圆弧段；即沿A点至B点的方向从B点切入转弯圆后，转弯圆上以B点为起点，继续沿从B点切入的方向，至F点之间的圆弧段为
圆弧段。也就是说，飞机从A点飞到B点后，从切入点B点继续沿转弯圆飞行时，转弯圆上以B点为起点，沿飞机进入转弯圆的飞行方向，到F点之间的圆弧段为
圆弧段。
比较
圆弧段与
圆弧段的长短；根据比较结果从E点和F点中确定出C1点。具体地，根据比较结果，将较短的圆弧段的终点作为C1点，将较短的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段；例如，若
圆弧段的长度小于
圆弧段的长度，则将
圆弧段的终点E点作为C1点，将
圆弧段作为B点到C1点的圆弧段；若
圆弧段的长度小于
圆弧段的长度，则将
圆弧段的终点F点作为C1点，将
圆弧段作为起点为B点、终点为C1点的、B点到C1点的圆弧段。
此外，还可以以其它方法来确定B点到C1点的圆弧段：
以飞机从A点到B点，再到C点的过程中，在B点的转弯方向为第一转弯方向；
确定飞机从B点到E点，再到C点的过程中，在E点的转弯方向；确定飞机从B点到F点，再到C点的过程中，在F点的转弯方向；
从所述E点和F点中选择的切点为：飞机在该切点的转弯方向与第一转弯方向相同；将选择的切点作为C1点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为起点为B点、终点为C1点的、B点到C1点的圆弧段。
由此，确定出经过A点、B点、C点的规划航线为：A点和B点之间的直线段、B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
在确定出经过A点、B点、C点的规划航线后，飞机可以根据预先规划的航线进行飞行：飞机根据预先规划的航线从A点直飞到B点后，飞抵转弯点B点，并开始沿B点到C1点的圆弧段进行转弯。具体地，飞机在飞抵B点后，根据B点到C1点的圆弧段的半径进行转弯，从而更进一步保证飞机在转弯过程中，尽量与规划航线保持一致，当到达C1点后，飞机停止转弯，开始直线飞行直抵C点。
这样，飞机的实际航线将更为符合预先规划的航线；进一步提高飞机实际航线与预先规划航线之间的一致性，可以减少因飞机偏离规划航线而造成的空中隐患，提高飞机的飞行安全性。
本发明实施例提供的飞机航线规划装置，如图4所示，包括：转弯圆确定模块401、切点确定模块402、圆弧段确定模块403、规划航线确定模块404。
转弯圆确定模块401用于对于不在同一直线上的3个点：A点、B点、C点，确定出半径为R、且与直线AB相切于B点的两个圆，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆；具体地，转弯圆确定模块401可根据所述飞机的飞行速度和转弯坡度确定所述R。
切点确定模块402用于根据转弯圆确定模块401确定出的转弯圆，确定出过C点、并与所述转弯圆相切的两个直线，确定所述两个直线与所述转弯圆之间的两个切点：E点和F点。
圆弧段确定模块403根据切点确定模块402确定出的两个切点：E点和F点，并依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为起点为B点、终点为C1点的、B点到C1点的圆弧段。
具体地，所述圆弧段确定模块403具体用于将所述转弯圆上B点与E点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；将所述转弯圆上B点与F点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；比较
圆弧段与
圆弧段的长短，以其中较短的圆弧段的终点作为C1点，以其中较短的圆弧段段作为所述B点到C1点的圆弧段；或者
所述圆弧段确定模块403具体用于以从A点到B点，再到C点的过程中，在B点的转弯方向为第一转弯方向；确定从B点到E点，再到C点的过程中，在E点的转弯方向，以及从B点到F点，再到C点的过程中，在F点的转弯方向；从所述E点和F点中选择的切点为：飞机在该切点的转弯方向与第一转弯方向相同；将选择的切点作为C1点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为所述B点到C1点的圆弧段。
规划航线确定模块404用于根据圆弧段确定模块403确定出的B点到C1点的圆弧段，确定出经过所述A点、B点、C点的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、所述B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
进一步，飞机航线规划装置还可以包括：航线规划控制模块405。
对于飞机的一条航线中所必须经过的多个航迹点，可以称之为规划航迹点；通过依据规划航迹点进行航线规划。上述的A点、B点、C点即为飞机的某条航线中的规划航迹点。
将飞机的一条航线中的各规划航迹点输入到航线规划控制模块405，航线规划控制模块405接收了规划航迹点后进行航线规划：
航线规划控制模块405依次判断各规划航迹点是否为转弯点；若判断出该规划航迹点为转弯点，（即判断出为转弯点的规划航迹点），则该规划航迹点作为B点，该规划航迹点之前的一个规划航迹点作为A点，该规划航迹点之后的一个规划航迹点作为C点，发送给转弯圆确定模块401；
航线规划控制模块405在将A点、B点、C点发送给转弯圆确定模块401后，从规划航线确定模块404获取经过所述A点、B点、C点的规划航线。
航线规划控制模块405若判断出规划航迹点不是转弯点，则确定该规划航迹点，与该规划航迹点之前的规划航迹点之间的规划航线为两者之间的直线段航线。
本发明实施例提供的一种飞行控制装置可以安装于飞机上，其内部模块框图如图5所示，包括：规划航线存储模块501、转弯控制模块502。
规划航线存储模块501用于存储预先规划的规划航线；具体地，预先规划的规划航线可以是由上述飞机航线规划装置规划出的规划航线。
转弯控制模块502用于在飞抵转弯点B点后，依据规划航线中的B点到C1点的圆弧段进行飞行。具体地，转弯控制模块502在所述飞机飞抵转弯点B点后，控制所述飞机进行转弯，转弯半径为R；并在所述飞机飞抵所述C1点后，控制所述飞机直飞；其中，所述R为B点到C1点的圆弧段的半径。
由于本发明实施例的技术方案，在进行航线规划过程中更加实际地考虑到转弯过程中，飞机因自身特性会以某个弧度进行转弯，因此，飞机在到达转弯点后，依据预先规划航线中的圆弧段进行飞行，而圆弧的半径是事先考虑到飞机的飞行速度和转弯坡度确定的；所以，以转弯点后的圆弧段航线作为预先规划航线可以更贴近飞机在实际飞行过程中的特点，也是飞机更容易遵循的航线。飞机依据本发明实施例的方法所规划的航线进行飞行，基本不会偏离航线，从而减少因飞机偏离规划航线而造成的空中隐患，提高飞机的飞行安全性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种飞机航线规划方法，包括：
对于飞机飞行过程中须顺序经过的不在同一直线上的3个点：A点、B点、C点：
确定出半径为R、且与直线AB相切于B点的两个圆，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆；
确定出过C点、并与所述转弯圆相切的两个直线，确定所述两个直线与所述转弯圆之间的两个切点：E点和F点；
依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段；
确定经过所述A点、B点、C点的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、所述B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段具体包括：
将所述转弯圆上B点与E点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；
将所述转弯圆上B点与F点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；
比较
圆弧段与
圆弧段的长短，以其中较短的圆弧段的终点作为C1点，以其中较短的圆弧段段作为所述B点到C1点的圆弧段。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段具体包括：
以从A点到B点，再到C点的过程中，在B点的转弯方向为第一转弯方向；
确定从B点到E点，再到C点的过程中，在E点的转弯方向，以及从B点到F点，再到C点的过程中，在F点的转弯方向；
从所述E点和F点中选择的切点为：飞机在该切点的转弯方向与第一转弯方向相同；将选择的切点作为C1点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为所述B点到C1点的圆弧段。
4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述R根据如下方法确定：
根据所述飞机的飞行速度和转弯坡度确定所述R。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在确定经过所述A点、B点、C点的规划航线后，飞机根据所述规划航线进行飞行的方法为：
飞机在飞抵所述B点后，依据规划航线中的B点到C1点的圆弧段进行飞行：
所述飞机在飞抵所述B点后，进行转弯，转弯半径为所述R；
所述飞机在飞抵所述C1点后，进行直线飞行。
6.一种飞机航线规划装置，包括：
转弯圆确定模块，用于对于不在同一直线上的3个点：A点、B点、C点，确定出半径为R、且与直线AB相切于B点的两个圆，将其中一个与C点位于直线AB同一侧的圆作为转弯圆；
切点确定模块，用于确定出过C点、并与所述转弯圆相切的两个直线，确定所述两个直线与所述转弯圆之间的两个切点：E点和F点；
圆弧段确定模块，用于依据所述飞机飞行方向，从所述E点和F点中选择一个切点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为B点到C1点的圆弧段。
规划航线确定模块，用于确定经过所述A点、B点、C点的规划航线包括：A点和B点之间的直线段、所述B点到C1点的圆弧段、C1点和C点之间的直线段。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述圆弧段确定模块具体用于将所述转弯圆上B点与E点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为
圆弧段；将所述转弯圆上B点与F点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为圆弧段；比较
圆弧段与
圆弧段的长短，以其中较短的圆弧段的终点作为C1点，以其中较短的圆弧段段作为所述B点到C1点的圆弧段；或者
所述圆弧段确定模块具体用于以从A点到B点，再到C点的过程中，在B点的转弯方向为第一转弯方向；确定从B点到E点，再到C点的过程中，在E点的转弯方向，以及从B点到F点，再到C点的过程中，在F点的转弯方向；从所述E点和F点中选择的切点为：飞机在该切点的转弯方向与第一转弯方向相同；将选择的切点作为C1点，将所述转弯圆上B点与该切点之间的、沿所述飞机飞行方向的圆弧段作为所述B点到C1点的圆弧段。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括：
航线规划控制模块，用于接收规划航迹点；对于判断出为转弯点的规划航迹点，将该规划航迹点作为B点，该规划航迹点之前的一个规划航迹点作为A点，该规划航迹点之后的一个规划航迹点作为C点，发送给所述转弯圆确定模块；并从所述规划航线确定模块中获取所述经过所述A点、B点、C点的规划航线。
9.一种飞行控制装置，包括：
规划航线存储模块，用于存储预先规划的规划航线；
转弯控制模块，用于在飞抵转弯点B点后，依据规划航线中的B点到C1点的圆弧段进行飞行。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述转弯控制模块具体用于在所述飞机飞抵转弯点B点后，控制所述飞机进行转弯，转弯半径为R；并在所述飞机飞抵所述C1点后，控制所述飞机直飞；其中，所述R为B点到C1点的圆弧段的半径。
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Application publication date: 20130102 |