CN114141061B - 基于离散化网格的空域运行监控的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种基于离散化网格的空域运行监控的方法及利用上述方法对单航迹影响空域进行监控的方法，所述基于离散化网格的空域运行监控的方法，与空域管理单元配合使用，所述空域管理单元为空域离散化建模后的最小管理单元，每个空域管理单元都拥有唯一的标识和独立的状态属性，所述方法包括如下步骤：前端针对既定的多种空域资源使用状态的含义和优先级设计合适的对应显示颜色；获取输出的空域管理单元状态数据并存储；根据空域管理单元状态数据的信息进行集合化判定并对外输出空域管理单元集合数据；对上述集合化判定并对外输出的空域管理单元集合数据按照上述的颜色设计作相应可视化显示以实现全局空域运行监控。
Description
【技术领域】
本发明本属于空中交通管理领域，涉及一种基于离散化网格的空域运行监控的方法及利用上述方法对单航迹影响空域进行监控的方法。
【背景技术】
随着人民生活水平提升、国力日益强大，飞行流量迅猛增长与空域资源有限性之间的矛盾日益突出，空域管理技术成为了突破空中交通管理瓶颈的关键技术之一，基于离散化网格的空域精细化管控技术成为了当代研究热点。然而，这样的技术在带来细化空域管控颗粒度、提高空域利用率、提升空域飞行安全性等诸多好处的同时，也引入了状态复杂重要信息难以突出、前后端传输数据量庞大及前端渲染速度慢等一系列运行监控问题。因此，亟需一种技术用以实现直观、高效的可视化空域运行监控，提高基于离散化网格的空管自动化系统的运行效率，提高空域管制员的工作效率。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种基于离散化网格的空域运行监控的方法及利用上述方法对单航迹影响空域进行监控的方法，用以解决现有离散化空域管理技术应用带来的显示层面的问题，实现直观、高效的图形化空域监控以提高管制员的运行监控工作效率。
为实现上述目的，实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控的方法与空域管理单元配合使用，其中所述空域管理单元为空域离散化建模后的最小管理单元，每个空域管理单元都拥有唯一的标识和独立的状态属性，实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控的方法包括如下步骤：
步骤一：前端针对既定的多种空域资源使用状态的含义和优先级设计合适的对应显示颜色；
步骤二：获取输出的空域管理单元状态数据并存储，；
步骤三：根据空域管理单元的状态数据的信息进行集合化判定并对外输出空域管理单元集合数据；
步骤四：对上述集合化判定并对外输出的空域管理单元集合数据按照步骤一中颜色设计作相应可视化显示以实现全局空域运行监控。
依据上述主要特征，所述空域资源使用状态包括：空闲、规划、预激活、激活、风险、冲突6类状态，且上述6类状态的优先级顺序依次递增，且每类状态设计不同的显示颜色。
依据上述主要特征，其中空域管理单元的状态数据至少包括以下字段信息：空域管理单元编码、四角经纬度坐标、所在高度层、高度上限、高度下限、状态属性、引发当前空域管理单元状态属性的原因、激活当前空域管理单元的原因、预激活当前空域管理单元的原因及规划当前空域管理单元的原因。
依据上述主要特征，其中对空域管理单元状态数据进行集合化判定并对外输出的步骤中将状态属性一样、引发状态属性的原因一样、空间上紧密连续的空域管理单元判定为一个空域管理单元集合。
依据上述主要特征，其中步骤三包括如下步骤：第一，设置空域管理单元集合数据字段内容，具体包括空域管理单元集合数据字段包括集合编码、集合边线的顶点坐标、集合状态及引发集合状态的原因；第二，后端首先对接收的空域管理单元状态数据按照高度层进行分类，之后在每个高度层分类内按照状态属性进行分类，第三、对类内的空域管理单元状态数据进行空间上的集聚判定，第四、将集合内任意空域管理单元的状态和引发当前空域管理单元状态属性的原因字段复制到空域管理单元集合的状态和引发集合状态的原因字段；第五：对外输出空域管理单元集合数据。
依据上述主要特征，其中该方法还包括空域状态和离散化网格解耦绘制的步骤，具体包括以下分步骤实现：
步骤一：设计地图显示层级与离散化格网显示层级的适配关系：
步骤二：依据接收的空域管理单元集合数据，按照上述步骤在界面上渲染绘制空域资源运行状态；
步骤三：对比当前地图显示层级，选择对应的离散化格网显示层级；
步骤四：获取界面显示范围，按照离散化格网的单元平面尺寸在显示范围内全范围的绘制渲染。
为实现上述目的，本发明还提供一种利用上述的基于离散化网格的空域运行监控的方法对单航迹影响空域进行监控的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：接收前端发送的单航迹影响空域状态查看请求指令，解析航迹唯一标识信息；
步骤二：按照解析的航迹唯一标识信息，根据空域管理单元数据的激活当前空域管理单元的原因、预激活当前空域管理单元的原因、规划当前空域管理单元的原因的字段信息筛选空域管理单元数据；
步骤三：对筛选出来的空域管理单元数据按照上述的方法进行集合化判定；
步骤四：前端接收空域管理单元集合数据，按照上述的颜色设计作相应可视化显示以实现单航迹影响空域运行监控。
与现有技术相比较，实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法通过将若干离散的空域管理单元转化为一簇簇集合，化零为整，使得原先需要传输大量零散的格网信息只需要传输一个个集合多边形信息即可，大大减轻了传输量和存储压力，提高传输效率和前端渲染效率。
【附图说明】
图1为实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法的流程示意图。
图2为依图1的方法生成的全局空域资源使用状态运行监控示意图。
图3为利用图1所示的方法对单航迹影响空域运行监控方法的流程示意图。
图4为全局空域状态与离散化格网解耦绘制示意图。
图5为单航迹影响空域状态与离散化格网解耦绘制示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法的流程示意图，实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法与空域管理单元配合使用，所述空域管理单元为空域离散化建模后的最小管理单元，每个空域管理单元都拥有唯一的标识和独立的状态属性，空域管理单元的尺寸决定了空域精细化管控的颗粒度。实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法包括如下步骤。
步骤一：前端针对既定的多种空域资源使用状态的含义和优先级设计对应的合适的显示颜色；
在具体实施时，常规空域状态设计包括：空闲＜规划＜预激活＜激活＜风险＜冲突6类状态，“＜”标示不同状态间的优先级顺序。每类状态的详细定义如下。
规划：空域管理单元当前没有飞机使用，但依据飞行计划数据分析，当日有飞机要使用该空域管理单元。
预激活：空域管理单元当前没有飞机使用，但依据飞行计划和航迹预测，当前空域可能即将(十分钟内)被某架飞机使用。
激活：空域管理单元当前正在被一架飞机使用，或安全间隔范围内的其他空域管理单元当前正在被一架飞机使用。
风险：空域管理单元存在如下三种情况之一时：①空域管理单元当前存在不同飞机的空域使用需求，且同时使其具备了预激活状态；②空域管理单元当前存在不同飞机的空域使用需求，且有一架飞机使其具备了激活状态、其他飞机使其具备了预激活状态；③空域管理单元当前为预激活，但空域特征属性不满足空域使用需求，如空域限制允飞飞机类型为直升机，而当前预激活飞机类型为运输机。
冲突：空域管理单元存在如下两种情况之一时：①空域管理单元当前存在不同飞机的空域使用需求，且同时使其具备了激活状态；②空域管理单元当前为激活状态，但空域特征属性不满足空域使用需求。
空闲：若空域管理单元当前不符合上述状态的任何一种，则为空闲状态。
根据各状态的含义以及状态间优先级，本发明提供一套显示颜色设计如下：
空闲：无色；
规划：绿色，R：202，G：249，B：130，透明度50％；
预激活：蓝色，R：129，G：211，B：248，透明度50％；
激活：橙色，R：250，G：205，B：145，透明度50％；
风险：黄色，R：255，G：255，B：0，透明度50％；
冲突：红色，R：217，G：0，B：27，透明度50％。
步骤二：后端获取空域管理单元状态数据并存储，其中获取的状态数据的字段信息至少包括：空域管理单元编码“gridCellNumber”、四角经纬度坐标、所在高度层“heightLevel”、高度上限“maxHeight”、高度下限“minHeight”、状态属性“state”、引发当前空域管理单元状态属性的原因“stateReasons”、激活当前空域管理单元的原因“useReasons”、预激活当前空域管理单元的原因“foreuseReasons”、规划当前空域管理单元的原因“scheduleReasons”。
步骤三：后端对空域管理单元状态数据进行集合化判定并对外输出，将状态属性一样、引发状态属性的原因一样、空间上紧密连续的空域管理单元判定为一个空域管理单元集合。
在具体实施时，具体包括如下步骤：第一，设置空域管理单元集合数据字段的内容，具体包括：集合编码“polygonNumber”、集合边线的顶点坐标“polygonVertexArray”、集合状态“polygonState”、引发集合状态的原因“polygonStateReasons”；第二，后端首先对接收的空域管理单元状态数据按照高度层进行分类，即“heightLevel”字段内容一样的为一类，之后在每个高度层分类内按照状态属性进行分类，“state”和“stateReasons”两个字段内容都完全一样的归为一类【使用分类函数stream().collect(Collectors.groupingBy(item->item.getState()+"_"+item.getstateReasons()))】；第三、对类内的空域管理单元状态数据进行空间上的集聚判定【使用集合函数Union()】；第四、将集合内任意空域管理单元的状态“state”和引发当前空域管理单元状态属性的原因“stateReasons”字段复制到空域管理单元集合的状态“polygonState”和引发集合状态的原因“polygonStateReasons”字段；第五：对外输出空域管理单元集合数据。
步骤四：前端接收空域管理单元集合数据，按照步骤一中颜色设计作相应可视化显示以实现全局空域运行监控，具体可参阅图2所示的生成的全局空域资源使用状态运行监控示意图，其中图2中针对空闲、规划、预激活、激活、风险、冲突6类状态采用不同的填充图案区别，而在实际的监控屏幕上则用上述界定的不同颜色显示以方便识别。
请参阅图3所示，为利用图1所示的方法对单航迹影响空域运行监控方法的流程示意图，所述方法包括如下步骤：
步骤一：接收前端发送的单航迹影响空域状态查看请求指令，解析航迹唯一标识信息；
步骤二：按照解析的航迹唯一标识信息，根据空域管理单元数据的激活当前空域管理单元的原因、预激活当前空域管理单元的原因、规划当前空域管理单元的原因的字段信息筛选空域管理单元数据；
步骤三：对筛选出来的空域管理单元数据按照图1所示的方法进行集合化判定；
步骤四：前端接收空域管理单元集合数据，按照上述的颜色设计作相应可视化显示以实现单航迹影响空域运行监控。
在具体实施时，实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法还包括空域状态和离散化网格解耦绘制的步骤，具体通过以下分步骤实现：
步骤一：设计地图显示层级与离散化格网显示层级的适配关系：
步骤二：依据接收的空域管理单元集合数据，按照图1步骤一在界面上渲染绘制空域资源运行状态；
步骤三：对比当前地图显示层级，选择对应的离散化格网显示层级；
步骤四：获取界面显示范围，按照离散化格网的单元平面尺寸在显示范围内全范围的绘制渲染，具体可参阅图4与图5所示，其中图4为空域状态与离散化格网解耦绘制示意图，图5为单航迹空域状态与离散化格网解耦绘制示意图，其中图4与图5中针对空闲、规划、预激活、激活、风险、冲突6类状态采用不同的填充图案区别，而在实际的监控屏幕上则用上述界定的不同颜色显示以方便识别。
现有运行监控技术大多只是提出了通过颜色区别提高直观性的方案，但离散化技术应用引入的数据传输量大、前端渲染速度慢等问题仍未得到重视和解决。实施本发明的基于离散化网格的空域运行监控方法既考虑了颜色区别显示的直观性，又考虑了前后端传输和前端渲染效率，通过将若干离散的空域管理单元转化为一簇簇集合，化零为整，使得原先需要传输大量零散的格网信息只需要传输一个个集合多边形信息即可，大大减轻了传输量和存储压力，提高传输效率和前端渲染效率。同时通过“集合色块”和“离散化格网”解耦绘制的方式，既提高效率的同时，又保留了离散化建模的概念意义和表达形式。再者，通过深层需求挖掘，本发明还提出了一种与全局运行监控相对的基于单航迹的影响空域运行监控方法，以适应潜在存在的查看单个航迹影响的空域运行状态的需求。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于离散化网格的空域运行监控的方法，与空域管理单元配合使用，所述空域管理单元为空域离散化建模后的最小管理单元，每个空域管理单元都拥有唯一的标识和独立的状态属性，所述基于离散化网格的空域运行监控的方法包括如下步骤：
步骤一：前端针对既定的多种空域资源使用状态的含义和优先级设计合适的对应显示颜色；
步骤二：获取输出的空域管理单元状态数据并存储；
步骤三：根据空域管理单元状态数据的信息进行集合化判定，将状态属性一样、引发状态属性的原因一样、空间上紧密连续的空域管理单元判定为一个空域管理单元集合，并对外输出空域管理单元集合数据，包含以下步骤：第一，设置空域管理单元集合数据字段内容，具体包括集合编码、集合边线的顶点坐标、集合状态及引发集合状态的原因，第二，后端首先对接收的空域管理单元状态数据按照高度层进行分类，之后在每个高度层分类内按照状态属性进行分类，第三、对类内的空域管理单元状态数据进行空间上的集聚判定，第四、将集合内任意空域管理单元的状态和引发当前空域管理单元状态属性的原因字段复制到空域管理单元集合的状态和引发集合状态的原因字段；第五：对外输出空域管理单元集合数据；
步骤四：对上述集合化判定并对外输出的空域管理单元集合数据按照步骤一中颜色设计作相应可视化显示以实现全局空域运行监控。
2.如权利要求1所述的基于离散化网格的空域运行监控的方法，其特征在于：所述空域资源使用状态包括：空闲、规划、预激活、激活、风险、冲突6类状态，且上述6类状态的优先级顺序依次递增，且每类状态设计不同的显示颜色。
3.如权利要求1所述的基于离散化网格的空域运行监控的方法，其特征在于：所述空域管理单元的状态数据至少包括以下字段信息：空域管理单元编码、四角经纬度坐标、所在高度层、高度上限、高度下限、状态属性、引发当前空域管理单元状态属性的原因、激活当前空域管理单元的原因、预激活当前空域管理单元的原因及规划当前空域管理单元的原因。
4.如权利要求1所述的基于离散化网格的空域运行监控的方法，其特征在于：该方法还包括空域状态和离散化网格解耦绘制的步骤，具体包括以下分步骤实现：
步骤一：设计地图显示层级与离散化格网显示层级的适配关系：
步骤二：依据接收的空域管理单元集合数据，按照上述步骤在界面上渲染绘制空域资源运行状态；
步骤三：对比当前地图显示层级，选择对应的离散化格网显示层级；
步骤四：获取界面显示范围，按照离散化格网的单元平面尺寸在显示范围内全范围的绘制渲染。
5.一种利用权利要求1所述的方法对单航迹影响空域运行监控的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：接收前端发送的单航迹影响空域状态查看请求指令，解析航迹唯一标识信息；
步骤二：按照解析的航迹唯一标识信息，根据空域管理单元数据的激活当前空域管理单元的原因、预激活当前空域管理单元的原因、规划当前空域管理单元的原因的字段信息筛选空域管理单元数据；
步骤三：对筛选出来的空域管理单元数据按照权利要求1所述的方法进行集合化判定；
步骤四：前端接收空域管理单元集合数据，按照权利要求1的颜色设计作相应可视化显示以实现单航迹影响空域运行监控。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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