飞机航线规划方法与流程

本发明涉及航空制图技术领域，特别涉及飞机航线规划方法。

背景技术：

随着航空技术的突飞猛进，航空器的应用，已经从军用到民用，有人到无人，全方面、井喷式发展，导致了空域资源越来越紧张，如何快速、准确、智能的规划出飞行的航线，对任务规划员提出了巨大的挑战。

目前，任务规划还主要依赖于事先计算、纸上绘制等主要手段，或者计算机自动生成简单的航线，无法满足实际使用需求。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了一种飞机航线规划方法，包括如下步骤：

步骤一，获取飞机的初始位置、当前航向和盘旋半径r，所述初始位置包括飞机所在经度、纬度及当前高度，根据所述当前航向和盘旋半径r获得第一切圆和第二切圆，第一切圆和第二切圆分别位于飞机初始位置两侧且均与飞机当前航向相切；

步骤二，设置飞机目标位置，获取飞机所述目标位置和所述第一切圆的两条切线，该两条切线与所述第一切圆的切点分别设为q1和q3，获取飞机目标位置和第二切圆的两条切线，该两条切线与所述第二切圆的切点分别设为q2和q4，判断出与最短航线对应的切线的切点q0，具体判断方式如下：

筛选出飞机以所述当前航向沿圆弧到达切点时，飞机在切点的航向与该切点到所述目标位置的方向相同的切线，设符合该条件的切线的集合为切线组，判断该切线组中切线长度最短的切线所对应的切点，设该切点为q0，与切点q0对应的切线为l0；

步骤三，获取切线l0的长度以及切圆上与切线l0对应的弧形段长度，得到飞机从初始位置到目标位置的规划航线及其长度，该长度即为弧形段长度与切线l0长度之和，通过规划航线的走向及其长度算出飞机可达高度、飞机从初始位置到目标位置的飞行时间和飞行距离，以及飞机在目标位置的航向，并判断飞机可达高度、飞行时间、飞行距离、在目标位置的航向以及剩余油量是否满足设计要求，若不满足则返回步骤二并重新设置目标位置，若满足则以飞机目标位置为当前初始位置，飞机在目标位置的航向为飞机当前航向，重复执行步骤一至步骤三，直至完成整条飞机航线的规划。

优选的，盘旋半径r根据飞机当前高度、当前速度及当前坡度计算获得。

本发明提供的飞机航线规划方法，基于平台约束、几何图形学及规划需求的高效/智能的生成航线，通过后台性能实时解算，结合几何图形学的计算，实时评估飞行状态和参数，提示规划员进行航线规划，此技术不仅操作简单快速，而且航线综合了实际飞行航线特点，使得飞机很容易按照规划的航线飞行，降低飞机偏离航线导致的隐患或者任务失败的概率。

附图说明

图1是飞机航线规划方法中步骤一的示意图；

图2是飞机航线规划方法中步骤二的示意图；

图3是飞机航线规划方法中步骤三的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

需要说明的是：下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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，在不冲突的情况下，

本技术：
中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种飞机航线规划方法，包括如下步骤：

步骤一，如图1所示，获取飞机的初始位置p0、当前航向d0和盘旋半径r，本实施例中优选的是，盘旋半径r根据飞机当前高度、当前速度及当前坡度计算获得，初始位置p0包括飞机所在经度、纬度及当前高度，根据当前航向d0和盘旋半径r获得第一切圆a和第二切圆b，第一切圆a和第二切圆b分别位于初始位置p0的两侧且均与当前航向d0相切；

步骤二，如图2所示，设置飞机目标位置pm，获取目标位置pm和第一切圆a的两条切线l1和l3，该两条切线与第一切圆a的切点分别设为q1和q3，获取飞机目标位置pm和第二切圆b的两条切线l2和l4，该两条切线与第二切圆b的切点分别设为q2和q4，判断出与最短航线对应的切线的切点q0，具体判断方式如下：

筛选出飞机以当前航向d0沿切圆的圆弧到达切点时，飞机在切点的航向与该切点到所述目标位置的方向相同的切线，设符合该条件的切线的集合为切线组，判断该切线组中切线长度最短的切线所对应的切点，设该切点为q0，与切点q0对应的切线为l0，本实施例中如图2所示，q0＝q3，l0＝l3；

由于飞机在初始位置d0的航向不同，其到达切点的方式也不同，但飞机在初始位置的航向在初始时已确定，因此飞机到达任意切点的方式只有一种，即顺着当前航向沿圆弧运动直到到达切点，以图2为例，飞机到达q4点时的方向与q4点到pm点的方向相反，因此该航线不成立，q1同理，而飞机到达q2点是沿切圆的优弧移动，而不是劣弧，因此距离较长，对应的切线l2的距离也长，因此最优航线为p0-q3-pm；

步骤三，获取切线l0的长度以及切圆上与切线l0对应的弧形段长度(即p0点至q0点在切圆上的劣弧段)，得到飞机从初始位置到目标位置的规划航线及其长度，该长度即为弧形段长度与切线l0长度之和，通过规划航线的走向及其长度算出飞机可达高度、飞机从初始位置到目标位置的飞行时间和飞行距离，以及飞机在目标位置的航向，并判断飞机可达高度、飞行时间、飞行距离、在目标位置的航向以及剩余油量是否满足设计要求，若不满足则返回步骤二并重新设置目标位置，如图3所示，若满足则以飞机目标位置为当前初始位置，飞机在目标位置的航向为飞机当前航向，重复执行步骤一至步骤三，直至完成整条飞机航线的规划。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明涉及航空制图技术领域，具体提供了一种飞机航线规划方法，首先获取飞机的初始位置、当前航向和盘旋半径R，根据当前航向和盘旋半径R获得第一切圆和第二切圆，然后获取飞机目标位置分别和两个切圆的两条切线及切点，判断出与最短航线对应的切线L0及其对应的切点Q0，再根据切线L0的长度以及切圆上与切线L0对应的弧形段长度，得到飞机的规划航线及其长度，根据其判断飞机可达高度、飞行时间、飞行距离、在目标位置的航向以及剩余油量是否满足设计要求，若不满足则重新设置目标位置，若满足则以飞机目标位置为当前初始位置，飞机在目标位置的航向为飞机当前航向，重复执行上述步骤直至完成整条飞机航线的规划。

技术研发人员：刘云飞;卢长谦;刘泽石;张维昊;白杨;张世辉
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：2017.06.27
技术公布日：2017.10.10