CN114200965A - 一种飞机安全移动路径规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞机路径规划，尤其涉及一种飞机安全移动路径规划方法。一种飞机安全移动路径规划方法，具有以下步骤：确定飞机的起始机位、目标机位以及场地上的障碍物；根据起始机位确定起始接入点，将从起始机位到起始接入点的路径作为第一段路径，并确定第二、三、四、五段路径，作为飞机的安全移动路径。本发明的有益效果是：提供一种飞机安全移动路径规划方法，可以根据场地障碍物信息，自动规划安全移动路径。
Description
技术领域
本发明涉及飞机路径规划，尤其涉及一种飞机安全移动路径规划方法。
背景技术
蓬勃发展的维修需求使航空公司维修基地的维修机位资源日益紧缺，致使飞机维修机库和机坪的工作场景越来越复杂，飞机在不同维修机位之间移动时碰撞风险日益严峻。待修飞机的不同维修任务之间如果需要更换维修机位，需由调度员根据现场飞机停放的状态给出合理的移动路径，使移动路径对场面上停放飞机造成的影响最小，并尽可能降低移动过程的操作难度，但是随着飞机维修机库和机坪的工作场景越来越复杂，采用基于人工方式的移动路径规划的工作难度也越来越高。因此设计并实现了一种飞机安全移动路径规划方法和规划系统，使用移动路径优化的方式解决该问题，并在飞机出入维修厂区、经过移动路径上的风险点时自动给出安全预警，可以有效提升维修工作现场的安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种飞机安全移动路径规划方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种飞机安全移动路径规划方法，包括飞机和场地，场地设有多个机位和滑行道，具有以下步骤：
确定飞机的起始机位、目标机位以及场地上的障碍物；
根据起始机位确定起始接入点，将从起始机位到起始接入点的路径作为第一段路径；
根据目标机位确定目标接入点，将从目标接入点到目标机位的路径作为第五段路径；
确定起始接入点在滑行道上的第一投影点，确定目标接入点在滑行道上的第二投影点，将第一投影点与第二投影点之间的滑行道均分为多个一类候选节点，按照起始接入点与每个一类候选节点的距离从短到长的顺序，判断起始接入点与每个一类候选节点的连线是否与障碍物发生碰撞，选择不会碰撞的最短连线为第二段路径，第二段路径的终点为滑行道起点；
将滑行道起点和第二投影点之间的滑行道均分为多个二类候选节点，按照二类候选节点与目标接入点的距离从短到长的顺序，判断二类候选节点与目标接入点的连线是否与障碍物发生碰撞，选择不会发生碰撞的最短路径为第四段路径，第四段路径的起点为滑行道终点，将从滑行道起点到滑行道终点作为第三段路径；
依次连接第一、二、三、四、五段路径，作为飞机的安全移动路径。
根据上述技术方案，优选地，还包括飞机碰撞检测方法，为飞机和障碍物建立保护区，判断路径中飞机保护区与障碍物保护区是否发生碰撞。
根据上述技术方案，优选地，在确定第二段路径和第四段路径时采用碰撞检测方法。
根据上述技术方案，优选地，还包括飞机出入维修厂预警方法，如果判断飞机正在出入维修厂区，则发出告警。
本发明的有益效果是：提供一种飞机安全移动路径规划方法，可以根据场地障碍物信息，自动规划安全移动路径。
附图说明
图1示出了本发明的实施例的确定第一段路径和第五段路径的示意图。
图2示出了本发明的实施例的确定第二段路径的示意图。
图3示出了本发明的实施例的确定第三段路径和第四段路径的示意图。
图4示出了本发明的实施例的飞机安全移动路径示意图。
图5示出了本发明的实施例的碰撞检测方法示意图。
图6示出了本发明的实施例的飞机安全移动路径算法示意图。
图7示出了本发明的实施例的飞机安全移动告警示意图。
图8示出了本发明的实施例的飞机保护区示意图。
图中：
1.飞机，2.障碍物，3.滑行道；
4.起始机位，4-1.起始接入点，4-2.第一投影点；
5.目标机位，5-1.目标接入点，5-2.第二投影点；
6.一类候选节点，6-1.滑行道起点，7.二类候选节点，7-1.滑行道终点；
A.第一段路径，B.第二段路径，C.第三段路径，D.第四段路径，E.第五段路径。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明一种飞机安全移动路径规划方法，包括飞机和场地，场地设有多个机位和滑行道，具有以下步骤：
确定飞机的起始机位、目标机位以及场地上的障碍物；
根据起始机位确定起始接入点，将从起始机位到起始接入点的路径作为第一段路径；
根据目标机位确定目标接入点，将从目标接入点到目标机位的路径作为第五段路径；
确定起始接入点在滑行道上的第一投影点，确定目标接入点在滑行道上的第二投影点，将第一投影点与第二投影点之间的滑行道均分为多个一类候选节点，按照起始接入点与每个一类候选节点的距离从短到长的顺序，判断起始接入点与每个一类候选节点的连线是否与障碍物发生碰撞，选择不会碰撞的最短连线为第二段路径，第二段路径的终点为滑行道起点；
将滑行道起点和第二投影点之间的滑行道均分为多个二类候选节点，按照二类候选节点与目标接入点的距离从短到长的顺序，判断二类候选节点与目标接入点的连线是否与障碍物发生碰撞，选择不会发生碰撞的最短路径为第四段路径，第四段路径的起点为滑行道终点，将从滑行道起点到滑行道终点作为第三段路径；
依次连接第一、二、三、四、五段路径，作为飞机的安全移动路径。
根据上述实施例，优选地，还包括飞机碰撞检测方法，为飞机和障碍物建立保护区，判断路径中飞机保护区与障碍物保护区是否发生碰撞。其中，民航局于2021年9月18颁布了最新的民用机场飞行区技术标准》（MH 5001-2021），其中对飞机在机坪停放和滑行时飞机之间以及飞机与建筑物等其他物体之间的最小净距做了规定。在飞机路径规划中飞机之间不能发生碰撞且需满足民航局的相关要求，保护区是指构建一个由多个立方体组成的多面体，尺寸比飞机或者障碍物略大，使得保护区之间发生接触时，飞机之间或飞机与其他物体之间距离满足民航局对最小净距的要求。
根据上述实施例，优选地，在确定第二段路径和第四段路径时采用碰撞检测方法。
根据上述实施例，优选地，还包括飞机出入维修厂预警方法，如果判断飞机正在出入维修厂区，则发出告警。
实施例：
本路径规划方法应用于飞机维修厂中。
首先得到飞机的起始机位和目标机位。路径规划的目标为飞机由起始机位移动到滑行道，在滑行道上移动，最后由滑行道移入目标机位。由于滑行道上不能停留飞机或其他障碍物，飞机在滑行道上移动最安全，因此飞机由起始机位至滑行道的距离与滑行道至目标机位的距离应当尽可能短，这样可以保证飞机在滑行道上的工作距离最长。
在本实施例中，起始机位和目标机位均为机库。而机库内的飞机必须先移动到机库外，再移动到滑行道上。因此根据起始机位和目标机位分别确定机库外的起始接入点和目标接入点。起始机位和起始接入点的连线即为第一段路径，目标接入点和目标机位即为第五段路径。
根据起始接入点在滑行道上的垂直投影，确定第一投影点。根据目标接入点在滑行道上的垂直投影，确定第二投影点。由于飞机从滑行道上移动到目标机位时，需偏转飞机滑行方向，由于难以达到90度转向，因此第二投影点通常不选择垂直投影点，而是稍微偏移的位置。
将第一投影点和第二投影点之间的滑行道平均分为多个一类候选节点，在本实施例中为10个一类候选节点。分别判断每个一类候选节点与起始接入点的连线（即图2中的虚线，代表备选的飞机移动通道）上是否与障碍物发生碰撞，不会发生碰撞的连线就可以作为安全路径。并且按照起始接入点与每个一类候选节点的距离从短到长的顺序进行判断，当得到不会发生碰撞的路径就会停止判断，得到距离最短的不会发生碰撞的第二段路径（即图2中B），第二段路径的终点即为滑行道起点。
在选择第二段路径时，采用PRM（Probabilistic Road Map）及优化算法选择移动路径。
符号说明：
基于以上符号说明，第二段路径的选择可以通过求解以下模型获得：
第二段路径的终点即为滑行道起点。
确定滑行道起点后，再将滑行道起点与第二投影点之间的滑行道平均分为多个二类候选节点，在本实施例中亦为10个二类候选节点。分别判断每个二类候选节点与目标接入点的连线（即图3中的虚线，代表备选的飞机移动通道）上是否与障碍物发生碰撞，不会发生碰撞的连线就可以作为安全路径。并且按照每个二类候选节点与目标接入点的距离从短到长的顺序进行判断，当得到不会发生碰撞的路径就会停止判断，得到距离最短的不会发生碰撞的第四段路径，第四段路径的起点即为滑行道终点。滑行道起点与滑行道终点之间的连线为第三段路径。
在选择第三段和第四段路径时，采用PRM（Probabilistic Road Map）及优化算法选择移动路径。
符号说明：
基于以上符号说明，第四段路径的选择可以通过求解以下模型获得：
第四段路径的起点即为滑行道终点，滑行道起点与滑行道终点之间的连线为第三段路径。
依次连接第一、二、三、四、五段路径，组成飞机的安全移动路径。
并且在要对全部的飞机安全移动路径进行碰撞检测。
本发明的有益效果是：提供一种飞机安全移动路径规划方法，可以根据场地障碍物信息，自动规划安全移动路径。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种飞机安全移动路径规划方法，包括飞机和场地，所述场地设有多个机位和滑行道，其特征在于，具有以下步骤：
确定所述飞机的起始机位、目标机位以及场地上的障碍物；
根据所述起始机位确定起始接入点，将从所述起始机位到所述起始接入点的路径作为第一段路径；
根据所述目标机位确定目标接入点，将从所述目标接入点到所述目标机位的路径作为第五段路径；
确定起始接入点在滑行道上的第一投影点，确定目标接入点在滑行道上的第二投影点，将第一投影点与第二投影点之间的滑行道均分为多个一类候选节点，按照起始接入点与每个一类候选节点的距离从短到长的顺序，判断起始接入点与每个一类候选节点的连线是否与障碍物发生碰撞，选择不会碰撞的最短连线为第二段路径，第二段路径的终点为滑行道起点；
将滑行道起点和第二投影点之间的滑行道均分为多个二类候选节点，按照二类候选节点与目标接入点的距离从短到长的顺序，判断二类候选节点与目标接入点的连线是否与障碍物发生碰撞，选择不会发生碰撞的最短路径为第四段路径，第四段路径的起点为滑行道终点，将从滑行道起点到滑行道终点作为第三段路径；
依次连接第一、二、三、四、五段路径，作为飞机的安全移动路径。
2.根据权利要求1所述的一种飞机安全移动路径规划方法，其特征在于，还包括飞机碰撞检测方法，为飞机和障碍物建立保护区，判断路径中飞机保护区与障碍物保护区是否发生碰撞。
3.根据权利要求2所述的一种飞机安全移动路径规划方法，其特征在于，在确定第二段路径和第四段路径时采用碰撞检测方法。
4.根据权利要求1所述的一种飞机安全移动路径规划方法，其特征在于，还包括飞机出入场地预警方法，如果判断飞机正在进入或离开场地，则发出告警。
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