CN114596733B - 一种航线冲突检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种航线冲突检测方法及装置，该方法包括：获取待测航线，并基于预设的航线网对待测航线进行分解，以得到若干条子航线；基于若干条子航线与历史航线在航线网中的位置关系，分别对若干条子航线进行冲突检测，以得到待测航线的冲突检测结果；其中，航线网包括至少两层网络结构，每层网络结构包括若干个三维网络单元；基于预设的航线网对待测航线进行分解的方法为在航线网的网络结构中，基于三维网络单元的大小对待测航线进行分解。本发明能够实现高密度用空场景下航线冲突检测效率的有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及航线冲突检测技术领域，尤其涉及一种航线冲突检测方法及装置。
背景技术
随着我国民用航空领域的快速发展和国人消费水平的巨大提升，国内航空运输领域也围绕经济发展中心形成了诸多机场群。
由于空域资源是有限的，伴随着大型机场群和航线网络的发展，特定区域内航班流量大、客运量大的特点带来了许多无法回避的问题，例如，如何缓解航线之间的防相撞、防冲突压力。在空域资源使用紧张的状态下，一方面，固定航路航线的设计需要进行冲突检测，通过这种核验方式可以保证整体空域调配方案不出错；另一方面，当需要在固定航线上进行临时调配时，也需要进行冲突检测，保证修改的航线与已存在航线之间不存在冲突。
冲突检测是指通过航空器的飞行路径、实时或推测位置和状态等信息判断两个或多个航空器之间是否可能相撞或者小于最小安全间隔距离。如何有效地进行冲突检测一直是空管领域的研究热点问题。
常用的冲突检测方法首先解析两飞机的航路信息，将相同时间点的飞机间相对位置进行比较，如果不满足横向或纵向间隔要求，则进一步检查两飞机的高度差是否满足要求，如果仍不满足则可以确定冲突。然而对于大型机场群和航线网络，该方法检测效率极低，无法满足检测的及时性的要求。
发明内容
本发明提供一种航线冲突检测方法及装置，用以解决现有技术中航线冲突检测效率低的缺陷，实现高密度用空场景下航线冲突检测效率的有效提高。
本发明提供一种航线冲突检测方法，包括：
获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解，包括：
基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解，包括：
当前航路点初始化：将所述待测航线的起始点作为当前航路点；
触碰状态确定：确定由所述当前航路点和下一航路点组成的当前航段与所述三维网络单元的触碰状态；确定所述触碰状态为存在触碰时，执行第一子航线确定步骤，否则，执行第二子航线确定步骤；
第一子航线确定：确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，将所述当前航路点与所述目标触碰位置确定的航段作为子航线，并将所述目标触碰位置作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤；
第二子航线确定：将所述当前航段作为子航线，并将所述下一航路点作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，包括：
确定所述当前航段与所述三维网络单元的三个维度的边界的触碰时刻，分别记为第一触碰时刻、第二触碰时刻和第三触碰时刻；
确定所述第一触碰时刻、所述第二触碰时刻和所述第三触碰时刻中的最小时刻，将所述最小时刻对应的所述当前航段与所述三维网络单元的边界的触碰位置记为所述目标触碰位置。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，包括：
候选冲突航线获取：获取各所述历史航线在当前层的网络结构中的分解信息，基于所述分解信息确定各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置；基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线；
时间冲突检测：对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，确定所述时间冲突检测结果为存在时间冲突时，检测所述当前层的网络结构在所述航线网中的层级信息，确定所述层级信息为末层时，基于所述时间冲突检测结果，确定所述子航线的冲突航线，否则，执行子航线分解步骤；
子航线分解：将所述子航线在下一层的网络结构中进行分解，并将所述下一层的网络结构作为当前层的网络结构，执行候选冲突航线获取步骤；其中，所述下一层的网络结构中的三维网络单元的尺寸小于所述当前层的网络结构中的三维网络单元的尺寸。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线，包括：
基于所述子航线在所述当前层的网络结构中的位置，确定所述子航线所处的三维网络单元，以作为目标网络单元；
在所述当前层的网络结构中，将所述目标网络单元以及与所述目标网络单元相邻的三维网络单元中存在的所述历史航线作为所述候选冲突航线。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，包括：
获取所述子航线位于所述目标网络单元的第一时间段，以及所述候选冲突航线位于所述目标网络单元的第二时间段；
对所述第一时间段和所述第二时间段进行重合检测，在所述第一时间段和所述第二时间段存在重合时，确定所述子航线与所述候选冲突航线存在时间冲突。
根据本发明提供的一种航线冲突检测方法，所述航线冲突检测方法的执行过程中，还包括：
将所述待测航线在各层所述网络结构中的分解结果存储至预设数据结构；其中，所述预设数据结构包括若干层子结构，所述子结构与所述航线网的网络结构一一对应；
所述预设数据结构的各所述子结构通过键值存储方式对所述待测航线在相应层的网络结构中的分解结果进行存储。
本发明还提供一种航线冲突检测装置，包括：
航线分解模块，用于获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
冲突检测模块，用于基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述航线冲突检测方法的步骤。
本发明提供的航线冲突检测方法及装置，通过预设的航线网对待测航线进行分解，并基于待测航线分解后的若干条子航线与历史航线在航线网中的位置关系，分别对若干条子航线进行冲突检测，能够在高密度用空场景下有效提高航线冲突检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的航线冲突检测方法的流程示意图；
图2是本发明提供的对待测航线进行分解的流程示意图；
图3是本发明提供的对待测航线进行冲突检测的流程示意图；
图4是本发明提供的预设数据结构的示意图；
图5是本发明方法和传统方法对所有航线进行冲突检测的总用时对比示意图；
图6是本发明方法和传统方法对单条航线进行冲突检测的平均用时对比示意图；
图7是本发明提供的航线冲突检测装置的结构示意图；
图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图6描述本发明的航线冲突检测方法。图1为本发明航线冲突检测方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S101、获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解。
具体地，获取的待测航线可以为新设计的航线，也可以为临时调配的航线。在待测航线获取过程中，可以同时获取待测航线的相关信息，例如，航线ID、航线的航路点、航线在各航路点的时刻表。预设的航线网包括由上到下依次层叠设置的至少两层网络结构，且每层网络结构中包括多个三维网络单元，不同层的网络结构中，三维网络单元的尺寸不同，同一层的网络结构中，三维网络单元的尺寸相同，便于对待测航线在不同尺度上进行分解。各层网络结构中三维网络单元的尺寸可以根据精度以及计算量的需求进行设定，尺寸越小，精度越高，计算量也越大。通过航线网能够将空域划分为多个三维网络单元，从而能够快速准确地对各航线进行定位，得到各航线之间的位置关系。其中，三维网络单元所对应的三个维度可以根据实际需求进行设定，例如，可以是经度、纬度和高度。
对待测航线进行分解的过程中，基于三维网络单元的大小对待测航线进行分解，即根据待测航线在预设层的网络结构中的分布，将待测航线分解成若干个子航线。航线网的预设层可以根据实际需求进行设定，作为一种可选的方式，可以在三维网络单元的尺寸最大的一层，对待测航线进行分解，以在冲突检测的过程中能够减少计算量。
S102、基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
具体地，通过将各子航线和各历史航线均放置于同一个航线网中，通过航线网中的三维网络单元，能够快速准确地获取各子航线与各历史航线在不同维度上的位置关系，根据位置关系，能够快速准确地检测到与该子航线空间位置相近的所有历史航线，无需将子航线与各历史航线进行两两比对，在高密度用空场景下极大提高了航线冲突检测效率。同时，通过将待测航线分解为若干条子航线，能够快速准确地获取到存在潜在冲突的具体航段，便于对潜在冲突的航段进行进一步地精细检测，进一步提高了航线冲突检测效率。其中，历史航线在航线网中的位置可以通过预设数据结构进行存储，在对待测航线进行冲突检测的过程中能够直接调用，而无需再进行分解计算。
由此可见，本发明实施例通过预设的航线网对待测航线进行分解，并基于待测航线分解后的若干条子航线与历史航线在航线网中的位置关系，分别对若干条子航线进行冲突检测，能够在高密度用空场景下有效提高航线冲突检测效率。
基于上述实施例，所述基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解，包括：
基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解。
具体地，待测航线中的各航段可以根据待测航线中的关键点进行划分，关键点可以是航路点，也可以是航线中的其他点，例如，待测航线与三维网络单元的触碰点；航路点可以根据实际需求进行设定，例如，可以是航空器途径的地点，也可以是航空器降落的地点。待测航线中各航段与三维网络单元的触碰状态可以是触碰，也可以是非触碰。根据待测航线中各航段与三维网络单元的触碰状态对待测航线进行分解，能够有效地将分解得到的子航线限定在空域中的一个特定空间内，从而在该特定空间内，能够直观地检测到与该子航线存在潜在冲突的所有历史航线，相较于传统方法两两计算航空器之间的位置间隔，极大地减少了计算量，提高了航线冲突检测的效率。同时，各三维网络单元的尺寸是一定的，将三维网络单元作为参照物，能够有效保证航线冲突检测结果的准确性。
基于上述任一实施例，如图2所示，基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解，包括：
S201、当前航路点初始化：将所述待测航线的起始点作为当前航路点；
S202、触碰状态确定：确定由所述当前航路点和下一航路点组成的当前航段与所述三维网络单元的触碰状态；确定所述触碰状态为存在触碰时，执行第一子航线确定步骤，否则，执行第二子航线确定步骤；
S203、第一子航线确定：确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，将所述当前航路点与所述目标触碰位置确定的航段作为子航线，并将所述目标触碰位置作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤；
S204、第二子航线确定：将所述当前航段作为子航线，并将所述下一航路点作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤。
具体地，当前航路点初始化步骤中，在对待测航线的进行分解的过程中，从待测航线的起始点位置开始对待测航线进行逐次分解，因此，将当前航路点初始化为待测航线的起始点。
触碰状态确定步骤中，下一航路点即待测航线中与当前航路点相邻的下一个航路点，由当前航路点和下一航路点形成当前航段。确定当前航段与三维网络单元的触碰状态，即确定当前航段与三维网络单元的三个维度是否存在交点，存在交点，则说明当前航段与三维网络单元存在触碰，否则，当前航段与三维网络单元不存在触碰。
第一子航线确定步骤中，在当前航段与三维网络单元存在触碰的情况下，当前航段可能与三维网络单元的一个维度存在触碰，也可能与三维网络单元的多个维度存在触碰，因此，可以根据实际需求设定目标触碰位置，从而将当前航路点与目标触碰位置确定的航段作为子航线，并将该目标触碰位置作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤，继续对待测航线进行分解，直到分解完成。
第二子航线确定步骤中，在当前航段与三维网络单元不存在触碰的情况下，即，当前航路点与下一航路点均位于同一个三维网络单元内部，可以直接将当前航段作为子航线，并将该下一航路点作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤，继续对待测航线进行分解，直到分解完成。
由此可见，本发明实施例通过对待测航线进行分解，能够有效保证每一个子航线均位于一个三维网络单元中，即所有子航线均在同一个尺度下进行冲突检测，保证了航线冲突检测结果的有效性。同时，能够快速准确地获取到存在潜在冲突的航段，为航线设计的改进提供了数据基础。
基于上述任一实施例，所述确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，包括：
确定所述当前航段与所述三维网络单元的三个维度的边界的触碰时刻，分别记为第一触碰时刻、第二触碰时刻和第三触碰时刻；
确定所述第一触碰时刻、所述第二触碰时刻和所述第三触碰时刻中的最小时刻，将所述最小时刻对应的所述当前航段与所述三维网络单元的边界的触碰位置记为所述目标触碰位置。
具体地，确定当前航段与三维网络单元的三个维度的边界的触碰时刻的方式可以根据实际需求进行设定，例如，可以对当前航段在三维网单元的三个维度上进行分解，得到当前航段在三个维度上的距离，若该距离小于三维网络单元在相应维度上的尺寸，则，当前航段与三维网络单元在该维度上不存在碰触，若该距离大于三维网络单元在相应维度上的尺寸，则，可以根据当前航段在该维度上的距离和当前航段所用总时间的比值计算得到当前航段在该维度上的速度，并根据当前航路点到三维网络单元该维度边界的距离与当前航段在该维度上的速度的比值，得到相应的触碰时刻。
得到当前航段与三维网络单元在三个维度上的触碰时刻后，最小的触碰时刻对应的维度即最先发生触碰，从而将最先发生触碰的位置确定为目标触碰位置，能够有效保证根据当前航路点与目标触碰位置所确定的子航线完全位于三维网络单元内部，为航线冲突检测提供了数据基础。
基于上述任一实施例，如图3所示，所述基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，包括：
S301、获取各所述历史航线在当前层的网络结构中的分解信息，基于所述分解信息确定各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置；基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线；
S302、对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，确定所述时间冲突检测结果为存在时间冲突时，执行步骤S303，否则，执行步骤S305；
S303、检测所述当前层的网络结构在所述航线网中的层级信息；确定所述层级信息为末层时，执行步骤S306，否则，执行步骤S304；
S304、将所述子航线在下一层的网络结构中进行分解，并将所述下一层的网络结构作为当前层的网络结构，执行步骤S301；其中，所述下一层的网络结构中的三维网络单元的尺寸小于所述当前层的网络结构中的三维网络单元的尺寸；
S305、确定所述子航线与所述候选冲突航线不存在冲突；
S306、基于所述时间冲突检测结果，确定所述子航线的冲突航线。
具体地，步骤S301中，当前层的网络结构可以初始化为对待测航线进行分解的预设层的网络结构。历史航线在当前层的网络结构中的分解信息的获取方法可以根据实际情况进行设定，历史航线的相应航段在当前层的网络结构中已经分解的情况下，可以直接根据三维网络单元的位置和该历史航线的ID信息从预设数据结构中进行调用；否则，可以将历史航线的相应航段在当前层的网络结构中进行分解，从而得到历史航线在当前层的网络结构中的分解信息，同时，还可以将历史航线在当前层的网络结构中的分解信息存储在预设数据结构中，以便于后续进行航线冲突检测的过程中能够直接调用。由于每个三维网络单元的位置是确定的，因此，根据分解信息，能够准确地确定各历史航线在当前层的网络结构中的位置，进而根据子航线在当前层的网络结构中的位置与各历史航线在当前层的网络结构中的位置之间的关系，能够快速直观地获取到子航线的候选冲突航线。作为一种可选的实施方式，在获取各历史航线在当前层的网络结构中的分解信息的过程中，可以仅获取在上一层的网络结构中，与子航线存在时间冲突的候选冲突航线或候选冲突航线的冲突航段在当前层的网络结构中的分解信息，以提高冲突检测效率。
步骤S302中，根据步骤S301检测到的候选冲突航线，与子航线在空间位置上间隔较近，存在冲突风险，而高密度用空场景下，空域是有限的，如果两条航线仅在空间位置上间隔较近，而在时间上间隔较远的话，其仍不存在冲突，因此，在检测到候选冲突航线后，先对其进行时间冲突检测。如果时间上不存在冲突，则说明子航线与该候选冲突航线不存在冲突；如果时间上存在冲突，说明子航线与该候选冲突航线在时间上和空间上均存在冲突风险，需进一步检测具体的冲突区域，从而能够用更短的时间完成航线冲突检测。具体的冲突区域的检测过程中，先确认当前层的网络结构是否为航线网的末层，如果为末层，说明已经没有进一步的航线分解空间，根据该候选冲突航线的航线信息以及在当前层的网络结构中的位置，即可确定该子航线的冲突航线。如果当前层的网络结构不是末层，则进一步对该子航线进行更为精细地分解，以确定具体的冲突区域。
步骤S304中，将子航线在下一层的网络结构中进行分解的方法可以与待测航线在预设层的网络结构中的分解方法相同。在对子航线进行分解后，将下一层的网络结构作为当前层的网络结构，继续执行步骤S301，直到达到航线网的末层。其中，航线网的三维网络单元的尺寸逐层减小，从而在检测到候选冲突航线后，能够降低分解尺度，实现对潜在冲突区域的更为精细地分解，从而得到精确的冲突区域，为航线的设计提供了数据基础。
需要说明的是，对于每个子航线，均可以按照步骤S301～步骤S306的方法来进行冲突检测。
航线冲突检测主要用于对人为设计的航线的规划合理性进行检测和复查，因此，存在冲突的航线占所有航线的比例较小，且冲突航线之间的冲突时间往往只占据航线全程时间的一小部分，传统方法在按时间顺序采样获得航空器的运行过程点后，比较同一时刻两个航空器所在的位置是否满足最小间隔要求，即传统方法对冲突区域的航线和非冲突区域的航线进行均匀采样计算，从而在非冲突区域浪费了大量的计算资源，而冲突区域的计算粒度又不够精细。本发明实施例通过在大尺度的网络结构中获取候选冲突区域，并进行时间冲突检测，能够有效排除非冲突区域，减少了航线冲突检测的计算量；对于空间和时间上均存在冲突风险的候选冲突区域，能够进一步在小尺度的网络结构中进行进一步分解，从而得到更为精确的冲突区域，因此，本发明实施例能够在提高航线冲突检测效率的基础上，有效提高航线冲突检测精度，为航线的设计提供了数据基础。
基于上述任一实施例，所述基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线，包括：
基于所述子航线在所述当前层的网络结构中的位置，确定所述子航线所处的三维网络单元，以作为目标网络单元；
在所述当前层的网络结构中，将所述目标网络单元以及与所述目标网络单元相邻的三维网络单元中存在的所述历史航线作为所述候选冲突航线。
具体地，如果历史航线与该子航线处于同一个三维网络单元，或历史航线与该子航线处于相邻的三维网络单元，则表明二者在空间上间隔较小，存在冲突风险，因此，通过该方法能够快速有效地获取到候选冲突航线，而无需对航线的间距进行两两计算，极大降低了计算量，实现了候选冲突航线的快速准确获取。
基于上述任一实施例，所述对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，包括：
获取所述子航线位于所述目标网络单元的第一时间段，以及所述候选冲突航线位于所述目标网络单元的第二时间段；
对所述第一时间段和所述第二时间段进行重合检测，在所述第一时间段和所述第二时间段存在重合时，确定所述子航线与所述候选冲突航线存在时间冲突。
具体地，子航线位于目标网络单元的第一时间段，即，由子航线在目标网络单元的起始时刻和终止时刻确定的时间段；候选冲突航线位于目标网络单元的第二时间段，即，候选冲突航线在目标网络单元的起始时刻和终止时刻确定的时间段。对第一时间段和第二时间段进行重合检测的方法可以根据实际情况进行设定，例如，可以检测二者是否存在交集，存在交集，则说明二者存在重合，从而确定该子航线与候选冲突航线存在时间冲突。通过该方法，能够实现时间冲突的快速准确检测。
基于上述任一实施例，所述航线冲突检测方法的执行过程中，还包括：
将所述待测航线在各层所述网络结构中的分解结果存储至预设数据结构；其中，所述预设数据结构包括若干层子结构，所述子结构与所述航线网的网络结构一一对应；
所述预设数据结构的各所述子结构通过键值存储方式对所述待测航线在相应层的网络结构中的分解结果进行存储。
具体地，在航线冲突检测过程中，需要频繁地使用历史航线在各层网络结构中分解的信息，而且，对待测航线进行冲突检测的过程中，需要对待测航线在航线网的各层网络结构中进行分解，因此，在执行航线冲突检测的过程中，还可以实时地将待测航线在各层网络结构中的分解结果存储在预设数据结构中，以便于后续航线冲突检测过程中可以直接调用该航线的分解信息。
其中，预设数据结构包括若干层子结构，该子结构与航线网的网络结构一一对应，即，每一层子结构用于存储相应层级的网络结构中的航线分解数据，从而便于数据的查询和调用。
预设数据结构的各子结构通过键值存储方式对待测航线在相应层的网络结构中的分解结果进行存储。每一层子结构中，键存储相应的三维网络单元的位置信息，从而在检测三维网络单元中的历史航线的过程中，能够直接根据三维网络单元的位置信息查找到该三维网络单元中存储的航线分解信息，而无需重复计算已经进行过冲突检测的航线的分解信息，节省了计算时间和计算量，极大提高了航线冲突检测效率。同时，每一层子结构中，值存储航线信息，例如，航线的ID信息、关键点信息和分解标志。分解标志即代表该航线在该三维网络单元中是否进行了航线分解。在进行了航线分解的情况下，在航线冲突检测过程中可以直接调用该分解信息，未进行航线分解的情况下，则在航线冲突检测过程中进行相应的航线分解，并存储至预设数据结构中。
传统方法无法合理利用已读取到的航线信息，每增加一条新航线时，需要重复读取之前的航线信息，反复的读取操作耗费大量的时间，且占用计算资源，降低了航线冲突检测效率，而本发明实施例通过将各航线的分解信息存储在预设数据结构中，在航线冲突检测过程中能够直接调用所需要的航线分解信息，无需重复读取计算，极大降低了计算时间和计算量，实现航线冲突检测效率的有效提高。同时，在对待测航线进行冲突检测的过程中，传统方法需要将待测航线与所有历史航线进行一次冲突检测，而本发明仅需要将待测航线与已检测过的历史航线进行单次比对即可获得冲突检测结果，从而将传统方法平方级的检测次数转化为线性级别增加，显著提高了高密度用空场景下的冲突检测效率。
其中，三维网络单元的位置信息可以是经度、纬度和高度在世界坐标系下的坐标，三个维度分别对应世界坐标系下的x轴、y轴和z轴，例如，键((80000,80000,4800)代表x轴0-80000米，y轴0-80000米，z轴0-4800米的三维空间。预设数据结构的结构示意图如图4所示。
为进一步验证本发明航线冲突检测方法的可行性和效果，本发明实施例通过仿真的方法对本发明方法和传统将相同时间点的航空器间相对位置进行比较的方法进行了对比。
当空域中存在不同数量的航线时，本发明方法和传统方法对所有航线进行冲突检测的总用时对比图如图5所示，对单条航线进行冲突检测的平均用时对比图如图6所示。由图5和图6可知，当空域中存在航线数较少时，传统方法检测效率在可接受范围内，但当空域中的航线数量提升后，传统方法的检测时间增长明显，在空域中存在500条航线时，检测单条航线的计算用时达到5秒。
而本发明方法在航线数量提升后，计算单条航线的平均用时增长不明显，当空域中存在500条航线时，检测单条航线的平均用时仅需0.5秒，在处理大量航线间的冲突场景下有更好的表现。
下面对本发明提供的航线冲突检测装置进行描述，下文描述的航线冲突检测装置与上文描述的航线冲突检测方法可相互对应参照。
如图7所示，该装置包括：
航线分解模块710，用于获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
冲突检测模块720，用于基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
基于上述实施例，航线分解模块710基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解，包括：
基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解。
基于上述任一实施例，航线分解模块710基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解，包括：
当前航路点初始化：将所述待测航线的起始点作为当前航路点；
触碰状态确定：确定由所述当前航路点和下一航路点组成的当前航段与所述三维网络单元的触碰状态；确定所述触碰状态为存在触碰时，执行第一子航线确定步骤，否则，执行第二子航线确定步骤；
第一子航线确定：确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，将所述当前航路点与所述目标触碰位置确定的航段作为子航线，并将所述目标触碰位置作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤；
第二子航线确定：将所述当前航段作为子航线，并将所述下一航路点作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤。
基于上述任一实施例，航线分解模块710确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，包括：
确定所述当前航段与所述三维网络单元的三个维度的边界的触碰时刻，分别记为第一触碰时刻、第二触碰时刻和第三触碰时刻；
确定所述第一触碰时刻、所述第二触碰时刻和所述第三触碰时刻中的最小时刻，将所述最小时刻对应的所述当前航段与所述三维网络单元的边界的触碰位置记为所述目标触碰位置。
基于上述任一实施例，冲突检测模块720基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，包括：
候选冲突航线获取：获取各所述历史航线在当前层的网络结构中的分解信息，基于所述分解信息确定各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置；基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线；
时间冲突检测：对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，确定所述时间冲突检测结果为存在时间冲突时，检测所述当前层的网络结构在所述航线网中的层级信息，确定所述层级信息为末层时，基于所述时间冲突检测结果，确定所述子航线的冲突航线，否则，执行子航线分解步骤；
子航线分解：将所述子航线在下一层的网络结构中进行分解，并将所述下一层的网络结构作为当前层的网络结构，执行候选冲突航线获取步骤；其中，所述下一层的网络结构中的三维网络单元的尺寸小于所述当前层的网络结构中的三维网络单元的尺寸。
基于上述任一实施例，冲突检测模块720基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线，包括：
基于所述子航线在所述当前层的网络结构中的位置，确定所述子航线所处的三维网络单元，以作为目标网络单元；
在所述当前层的网络结构中，将所述目标网络单元以及与所述目标网络单元相邻的三维网络单元中存在的所述历史航线作为所述候选冲突航线。
基于上述任一实施例，冲突检测模块720对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，包括：
获取所述子航线位于所述目标网络单元的第一时间段，以及所述候选冲突航线位于所述目标网络单元的第二时间段；
对所述第一时间段和所述第二时间段进行重合检测，在所述第一时间段和所述第二时间段存在重合时，确定所述子航线与所述候选冲突航线存在时间冲突。
基于上述任一实施例，还包括存储模块，用于将所述待测航线在各层所述网络结构中的分解结果存储至预设数据结构；其中，所述预设数据结构包括若干层子结构，所述子结构与所述航线网的网络结构一一对应；
所述预设数据结构的各所述子结构通过键值存储方式对所述待测航线在相应层的网络结构中的分解结果进行存储。
图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行航线冲突检测方法，该方法包括：获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的航线冲突检测方法，该方法包括：获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的航线冲突检测方法，该方法包括：获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种航线冲突检测方法，其特征在于，包括：
获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果；
获取各所述历史航线在当前层的网络结构中的分解信息，基于所述分解信息确定各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置；基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线；
对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，确定所述时间冲突检测结果为存在时间冲突时，检测所述当前层的网络结构在所述航线网中的层级信息，确定所述层级信息为末层时，基于所述时间冲突检测结果，确定所述子航线的冲突航线，否则，执行子航线分解步骤。
2.根据权利要求1所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解，包括：
基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解。
3.根据权利要求2所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述基于所述待测航线中各航段与所述三维网络单元的触碰状态，对所述待测航线进行分解，包括：
当前航路点初始化：将所述待测航线的起始点作为当前航路点；
触碰状态确定：确定由所述当前航路点和下一航路点组成的当前航段与所述三维网络单元的触碰状态；确定所述触碰状态为存在触碰时，执行第一子航线确定步骤，否则，执行第二子航线确定步骤；
第一子航线确定：确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，将所述当前航路点与所述目标触碰位置确定的航段作为子航线，并将所述目标触碰位置作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤；
第二子航线确定：将所述当前航段作为子航线，并将所述下一航路点作为当前航路点，重复触碰状态确定步骤。
4.根据权利要求3所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述确定所述当前航段与所述三维网络单元的目标触碰位置，包括：
确定所述当前航段与所述三维网络单元的三个维度的边界的触碰时刻，分别记为第一触碰时刻、第二触碰时刻和第三触碰时刻；
确定所述第一触碰时刻、所述第二触碰时刻和所述第三触碰时刻中的最小时刻，将所述最小时刻对应的所述当前航段与所述三维网络单元的边界的触碰位置记为所述目标触碰位置。
5.根据权利要求1所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述子航线分解步骤，包括：
子航线分解：将所述子航线在下一层的网络结构中进行分解，并将所述下一层的网络结构作为当前层的网络结构，执行候选冲突航线获取步骤；其中，所述下一层的网络结构中的三维网络单元的尺寸小于所述当前层的网络结构中的三维网络单元的尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线，包括：
基于所述子航线在所述当前层的网络结构中的位置，确定所述子航线所处的三维网络单元，以作为目标网络单元；
在所述当前层的网络结构中，将所述目标网络单元以及与所述目标网络单元相邻的三维网络单元中存在的所述历史航线作为所述候选冲突航线。
7.根据权利要求6所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，包括：
获取所述子航线位于所述目标网络单元的第一时间段，以及所述候选冲突航线位于所述目标网络单元的第二时间段；
对所述第一时间段和所述第二时间段进行重合检测，在所述第一时间段和所述第二时间段存在重合时，确定所述子航线与所述候选冲突航线存在时间冲突。
8.根据权利要求5所述的一种航线冲突检测方法，其特征在于，所述航线冲突检测方法的执行过程中，还包括：
将所述待测航线在各层所述网络结构中的分解结果存储至预设数据结构；其中，所述预设数据结构包括若干层子结构，所述子结构与所述航线网的网络结构一一对应；
所述预设数据结构的各所述子结构通过键值存储方式对所述待测航线在相应层的网络结构中的分解结果进行存储。
9.一种航线冲突检测装置，其特征在于，包括：
航线分解模块：用于获取待测航线，并基于预设的航线网对所述待测航线进行分解，以得到若干条子航线；其中，所述航线网包括至少两层网络结构，每层所述网络结构包括若干个三维网络单元；所述基于预设的航线网对所述待测航线进行分解的方法为在所述航线网的网络结构中，基于所述三维网络单元的大小对所述待测航线进行分解；
冲突检测模块：用于基于若干条所述子航线与历史航线在所述航线网中的位置关系，分别对若干条所述子航线进行冲突检测，以得到所述待测航线的冲突检测结果；
候选冲突航线获取模块：用于获取各所述历史航线在当前层的网络结构中的分解信息，基于所述分解信息确定各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置；基于所述子航线与各所述历史航线在所述当前层的网络结构中的位置关系，获取所述子航线的候选冲突航线；
时间冲突检测模块：用于对所述子航线与所述候选冲突航线进行时间冲突检测，确定所述时间冲突检测结果为存在时间冲突时，检测所述当前层的网络结构在所述航线网中的层级信息，确定所述层级信息为末层时，基于所述时间冲突检测结果，确定所述子航线的冲突航线，否则，执行子航线分解步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述航线冲突检测方法的步骤。
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