[发明专利]一种航空器运行可视化方法

说明书

本发明提供一种基于四维时空网格的航空器运行可视化方法，包括：确定地球表面二维平面网格的最小边长，建立面向航空器运行的地球表面剖分网格体系，对网格高度进行剖分并编码，对航空器运行航线进行二维平面网格化表征，构建面向航空器运行的四维时空网格，对四维时空网格着色；本发明方法可以在显示屏上直观化、一体化的显示航空器四维时空信息，实现航空器飞行过程中四维状态可视化，方便管制员及时了解航空器的位置和运行时刻，能够为管制员提供直观、动态、全面的航空器运行状态显示，使得管制员对航空器未来一段时间的飞行动态有一个全局的认识，更好地保证飞行安全。

技术领域

本发明属于空中交通管理技术领域，特别涉及一种基于网格的航空器运行可视化方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，近些年中国民航业也迎来了飞速发展的时期，截至2020年，中国民航旅客运输量已连续15年稳居世界第二。民航事业的快速发展，使得空中交通流量大大增加。为了保证民航飞行的安全，需要飞行管制员在显示屏上时刻关注空中航空器的运行状态。

目前表征航空器运行的方法为：在航线规划过程中预先确定好起始点、转弯点和终止点，其中起始点到转弯点、转弯点到转弯点、转弯点到终止点之间的连线称为航段，将航段首尾连接即为航线。飞行管制员通过获取的雷达信号在飞行管理系统的显示屏上监控航空器的运行状态。由于航空器在空中的空间位置随着时间的推移是不断变化的，因此航空器的运行态势需要时间维度和空间维度共同表征，目前的飞行管理系统中表征航空器运行的方法是在二维(水平面)或三维(水平面+高度)表征航空器的运行状态，飞行管制员很难通过显示屏实时直观地看到航空器的四维运行状态以及航空器运行到各个点的时刻。

发明内容

为了克服现有技术的不足，实现在三维空间中显示四维信息，需要通过一定的方法显示时间信息。本发明提供一种航线网格化的方法，网格为四维时空网格，通过四维时空网格表征出航空器的运行状态，包括：

步骤1：确定地球表面二维平面网格的最小边长，即根据航空器的巡航速度确定网格的最小边长；

步骤2：建立面向航空器运行的地球表面剖分网格体系，即将地球表面剖分为多层级、多尺度的网格，然后对各层级的网格进行编码；

步骤3：对网格高度进行剖分并编码，即覆盖航空器所有的飞行高度进行剖分编码；

步骤4：对航空器运行航线进行二维平面网格化表征，即将连续的航线离散化，用无重叠、无缝隙、首尾相接的一串网格表征出来，每个网格代表航空器不同时刻所在的位置；

步骤5：构建面向航空器运行的四维时空网格，即将航段经过二维网格化后，构建三维立体空间网格，进而构建四维时空网格；

步骤6：对四维时空网格着色，即将不同时间信息的时空网格着上不同的颜色。

进一步的，

步骤1中航空器的巡航速度范围为v₁～v₂千米/小时，v₁v₂，则地球表面二维平面网格的最小边长的范围为a～b，其中：

步骤2中地球表面剖分网格体系剖分层级设定为7级；

步骤3中选取0～40000米的高度范围进行剖分编码，将高度层级设定为7级；

步骤4包括：

步骤4-1：选取航段；

步骤4-2：计算各航段的外包矩形；

步骤4-3：计算各航段的最小外包网格及编码，得到各航段的最小外包网格层级数Level_n；

步骤4-4：在各航段的最小外包网格内建立直角坐标系；