监视台站布站方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及空管领域，具体而言，涉及监视台站布站方法和装置。其中，监视台站布站方法，包括：对期望以监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型；对覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域；对布站区域进行站点优化布网分析，以确定监视台站布站方案。本发明提供的监视台站布站方法和装置，与现有技术中相比，避免了人工在野外或在地图上采集候选点，以及不断地人工选取与计算，而是采用计算机分析设置候选点，以及通过计算机分析来缺点最优站点布局，所以结果分析快速高效，大幅降低了成本。
【专利说明】 监视台站布站方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及空管领域，具体而言，涉及监视台站布站方法和装置。
【背景技术】
[0002]空管监视台站的种类和数量都在逐年增加，分布也越来越广泛。监视台站组网规划主要目的是在指定类型的空管服务区域内，科学规划一定数量的监视台站，使监视台站覆盖范围最大化覆盖服务区域。现有的组网规划方法大都采用半人工半自动化的方法，即先人工在野外或在地图上采集候选点，再利用相关方法计算指定类型的设备在该位置的覆盖范围结果，并将结果与规划区域地图进行叠加，通过不断的人工选取与计算，最终确定最佳候选点。
[0003]然而发明人发现，该方法候选点的选取对技术人员的技术和经验要求较高，因此人工成本较高，导致增加了组网规划成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供监视台站布站方法和装置，以解决上述的问题。
[0005]在本发明的实施例中提供了一种监视台站布站方法，包括:对对期望以监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型；对覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域；对布站区域进行站点优化布网分析，以确定监视台站布站方案。
[0006]在本发明的实施例中提供了一种监视台站布站装置，包括:模型创建模块，用于对期望以监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型；布站区域设定模块，用于对覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域；优化布网分析模块，用于对布站区域进行站点优化布网分析，以确定监视台站布站方案。
[0007]本发明实施例提供的监视台站布站方法和装置，与现有技术中相比，避免了人工在野外或在地图上采集候选点，以及不断地人工选取与计算，而是采用计算机分析设置候选点，以及通过计算机分析来确定最优站点布局，所以结果分析快速高效，大幅降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出了根据本发明实施例的监视台站布站方法的流程图；
[0009]图2示出了根据本发明优选实施例的监视台站布站方法的流程图；
[0010]图3示出了根据本发明优选实施例的二次雷达信号覆盖模型示意图；
[0011]图4示出了根据本发明优选实施例的站点优化布网分析算法流程图；
[0012]图5示出了根据本发明优选实施例的邻近台站之间顶空盲区补盲示意图；
[0013]图6示出了根据本发明优选实施例的约束性判断与修正流程图；
[0014]图7示出了根据本发明实施例的监视台站布站装置的示意图。【具体实施方式】
[0015]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0016]图1示出了根据本发明实施例的监视台站布站方法的流程图，包括:
[0017]步骤S10，对期望以监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型；
[0018]步骤S20，对覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域；
[0019]步骤S30，对布站区域进行站点优化布网分析，以确定监视台站布站方案。 [0020]本实施例的监视台站布站方法，通过规范统一多源监视台站组网规划流程，组网规划所需的资源，从而为多源监视台站组网规划自动化奠定基础。通过自动化过程，本实施例避免了人工在野外或在地图上采集候选点，以及不断地人工选取与计算，而是采用计算机分析设置候选点，以及通过计算机分析来确定最优站点布局，所以结果分析快速高效，大幅降低了成本。
[0021]优选地，对期望以监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型包括设置以下至少一个参数:
[0022]覆盖目标高度参数，整型数组，用于描述监视台站规划覆盖高度；布站数量参数，整型，用于描述规划布网台站个数；终端区覆盖重数参数，整型，用于描述规划设备台站多重覆盖度要求，最低满足一重覆盖；覆盖终端区参数，浮点型二维数组，用于描述布网站点覆盖的区域，坐标设定格式为[Rl,R2,..Rm],其中Rl为[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn](n≥3)，m≥0，当m=0时，表示当前组网规划与覆盖区域无关；覆盖航路参数，浮点型二维数组，用于描述覆盖航路坐标设定，格式为[Ll，L2，..Lm]，其中LI为[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn] (n≥2)，m≥0，当m=0时,表示当前组网规划与覆盖航路无关；航路覆盖重数参数，整型，用于描述规划台站对航路覆盖重数要求；布网区域参数，浮点型数组，用于描述布网区域坐标格式[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn] (n≥3);航路覆盖宽度参数,整型，用于描述为航路左右延展的宽度；航路合法布站宽度参数，整型，用于描述为航路附近合法的布站区域宽度；实际覆盖搜索控制参数，布尔型，用于描述当前组网规划是否考虑现有监视台站覆盖；实际覆盖搜寻区域参数，浮点型数组，用于描述当前组网规划考虑的现有设备必须在该搜索区域内，其坐标格式为[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn] (n≥3)。
[0023]优选地，对覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域包括:
[0024]读取覆盖目标参数模型的配置；判断覆盖目标参数模型中的布网区域参数是否为空；如果布网区域参数为空，则判断覆盖目标参数模型中的覆盖航路参数是否为空，如果不为空，则以覆盖目标参数模型中的航路覆盖宽度、航路合法布站宽度为缓冲半径分别通过缓冲区分析得到航路覆盖面集合、航路合法布站区集合，以航路合法布站区集合进行合并，得到的合并区域作为新参数值赋给布站区域；如果覆盖航路参数为空，则将覆盖目标参数模型中的覆盖终端区参数的值赋给布站区域；如果布网区域参数不为空，则判断覆盖目标参数模型中的覆盖航路参数是否为空，如果不为空，则以覆盖目标参数模型中的航路覆盖宽度、航路合法布站宽度为缓冲半径分别通过缓冲区分析得到航路覆盖面集合、航路合法布站区集合，将航路合法布站区集合的合并区域与覆盖目标参数模型中的布网区域参数取交集，将交集结果赋给布站区域；如果覆盖航路参数为空，则将覆盖目标参数模型中的布网区域参数的值赋给布站区域。[0025]优选地，采用遗传算法对布站区域进行站点优化布网分析。
[0026]优选地，确定监视台站布站方案包括:当站点优化布网分析满足终止条件，则根据需求输出指定个数的适应度值最高的最优个体方案，每个方案输出内容包括组网站点坐标集合，站点所在覆盖结果集。
[0027]图2示出了根据本发明优选实施例的监视台站布站方法的流程图，包括:
[0028]步骤S202，地理数据准备；
[0029]步骤S204，运行参数预处理；
[0030]步骤S206，布站区域设定；
[0031]步骤S208，运行数据预处理；
[0032]步骤S210，站点优化布网分析；
[0033]步骤S212，优化部署方案输出。
[0034]本优选实施例中引入候选站点参数模型、覆盖目标参数模型作为多约束参数条件；其中，监视设备类型包括一次雷达，二次雷达，广播式自动监视ADS-B，多点定位MLAT，每一种设备类型对应一种候选站点参数模型，该参数模型将规划台站布站约束条件进行规范化，保证了规划目标约束条件正确初始化。覆盖目标参数模型是对布网台站覆盖服务的对象进行约束。后三步是监视台站组网分析与结果输出验证步骤，先根据参考覆盖目标参数模型、候选站点参数模型设置值，确定选址布网区域，然后随机生成初始布站群方案，通过多约束条件判定，符合条件的布站群方案进入遗传算法进行适应度计算、选择、交叉和变异等，最终得到多组优化布站方案。通过对优化方案中站点地址进行微调，最终形成台站组网规划方案供决策部门参考。
[0035]优选地，对每种类型的监视台站分别建立一个候选站点参数模型包括设置以下至少一个参数:
[0036]设备类型参数，字符串型，用于描述监视台站的类型；天线高度参数，浮点型，用于描述监视台站的规划设备天线的高度；设备仰角参数，浮点型，用于描述监视台站的设备仰角；塔台限制高度参数，浮点型，用于描述监视台站的塔台设置的高度限制；地形作用距离参数，浮点型，用于描述地形对监视台站的信号覆盖影响范围的距离限制；低空盲区高度参数，整型，用于描述监视台站的低空不能覆盖的高度限制；高空盲区高度参数，整型，用于描述监视台站的高空不能覆盖的高度限制；建筑物干扰源参数，字符串类型数组，用于描述监视台站的建筑物图层数据集名称数组；建筑设施限制半径参数，浮点型，用于描述监视台站的不应有金属建筑物、密集的居民楼、高压输电线的限制半径；有源干扰源参数，字符串类型数组，用于描述监视台站的有源信号干扰源；有源干扰设施半径参数，浮点型，用于描述监视台站的指定半径范围内，不应有能产生有源干扰的电气设施。
[0037]方案详细说明如下:
[0038]步骤S202，地理数据准备
[0039]地理数据是指带空间数据和属性数据的各类地图或图集，是台站组网规划必须条件，主要包括等高线数据(大比例尺，如1:25万)、数字高程DEM数据(大比例尺，如1:25万)、地面交通数据、居民区数据、各类建筑物干扰源数据集，各类有源干扰源分布数据、现有四类监视设备台站分布数据，其中建筑物干扰源数据有居民区、金属建筑物、高压输电线等数据，有源干扰源数据包括气象雷达、高频炉等分布数据。以上为常见地理数据，也可以更加实际需要增加其他地理数据，这些添加的地理数据与覆盖目标参数模型和候选站点参数模型中的参数相关。
[0040]步骤S204，运行参数预处理
[0041]参数预处理是对候选站点参数模型、覆盖目标参数模型和遗传算法参数模型进行参数配置。三个参数模型中设置了当前规划监视站点的台站建设约束条件，只有满足这些条件的监视台站，才能符合规划组网要求。
[0042]候选站点参数模型中参数为:设备类型，天线高度，设备仰角，建筑设施限制半径，有源干扰设施半径等。具体说明参考表1。该模型为组网设备内部约束条件，模型参数值为该类型设备中国民用航空行业标准参考值，具有通用性，也可以根据实际行业应用做对应调整。
[0043]表1候选站点参数模型
【权利要求】
1.一种监视台站布站方法，其特征在于，包括: 对期望以所述监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型； 对所述覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域； 对所述布站区域进行站点优化布网分析，以确定监视台站布站方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对期望以所述监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型包括设置以下至少一个参数: 覆盖目标高度参数，整型数组，用于描述监视台站规划覆盖高度； 布站数量参数，整型，用于描述规划布网台站个数； 终端区覆盖重数参数，整型，用于描述规划设备台站多重覆盖度要求，最低满足一重覆盖； 覆盖终端区参数，浮点型二维数组，用于描述布网站点覆盖的区域，坐标设定格式为[Rl, R2,..Rm],其中 Rl 为[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn] (n ^ 3) ,m ^ 0,当 m=0 时，表示当前组网规划与覆盖区域无关； 覆盖航路参数，浮点型二维数组，用于描述覆盖航路坐标设定，格式为[LI，L2,..Lm],其中LI为[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn] (n≥2)，m≥0，当m=0时,表示当前组网规划与覆盖航路无关； 航路覆盖重数参数，整型，用于描述规划台站对航路覆盖重数要求； 布网区域参数，浮点型数组，用于描述布网区域坐标格式[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn](η ^ 3)； 航路覆盖宽度参数，整型，用于描述为航路左右延展的宽度； 航路合法布站宽度参数，整型，用于描述为航路附近合法的布站区域宽度； 实际覆盖搜索控制参数，布尔型，用于描述当前组网规划是否考虑现有监视台站覆盖； 实际覆盖搜寻区域参数，浮点型数组，用于描述当前组网规划考虑的现有设备必须在该搜索区域内，其坐标格式为[xl, yl, x2, y2,..., xn, yn] (n≥3)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域包括: 读取所述覆盖目标参数模型的配置； 判断所述覆盖目标参数模型中的布网区域参数是否为空； 如果所述布网区域参数为空，则判断所述覆盖目标参数模型中的覆盖航路参数是否为空，如果不为空，则以所述覆盖目标参数模型中的航路覆盖宽度、航路合法布站宽度为缓冲半径分别通过缓冲区分析得到航路覆盖面集合、航路合法布站区集合，以所述航路合法布站区集合进行合并，得到的合并区域作为新参数值赋给所述布站区域；如果所述覆盖航路参数为空，则将所述覆盖目标参数模型中的覆盖终端区参数的值赋给所述布站区域； 如果所述布网区域参数不为空，则判断所述覆盖目标参数模型中的覆盖航路参数是否为空，如果不为空，则以所述覆盖目标参数模型中的航路覆盖宽度、航路合法布站宽度为缓冲半径分别通过缓冲区分析得到航路覆盖面集合、航路合法布站区集合，将所述航路合法布站区集合的合并区域与所述覆盖目标参数模型中的布网区域参数取交集，将所述交集结果赋给所述布站区域；如果所述覆盖航路参数为空，则将所述覆盖目标参数模型中的布网区域参数的值赋给所述布站区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用遗传算法对所述布站区域进行站点优化布网分析。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述遗传算法采用了遗传算法参数模型，所述遗传算法参数模型包括以下至少一个参数: 种群规模参数，整型，用于描述群体中所含个体的数量，一般取20~100 ； 个体编码长度参数，整型，用于描述个体编码长度，同时决定了编码精度； 编码精度参数，浮点型，用于描述求解台站位置坐标小数精度； 终止迭代数参数，整型，用于描述传算法终止进化代数； 适应度变化阈参数，浮点型，用于描述根据实际问题的求解过程得到的经验值； 交叉率参数，浮点型，用于描述进化过程中交叉操作的概率； 变异率参数，浮点型，用于描述进化过程中变异操作的概率； 最优个体保存率参数，浮点型，用于描述产生新一代群体时保留上一代最佳个体的百分率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用遗传算法对所述布站区域进行站点优化布网分析包括: Ca)确定所述监视台站的信号覆盖区域，具体包括: 设置遮蔽角
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对每种类型的监视台站分别建立一个所述候选站点参数模型，其包括设置以下至少一个参数: 设备类型参数，字符串型，用于描述所述监视台站的类型； 天线高度参数，浮点型，用于描述所述监视台站的规划设备天线的高度； 设备仰角参数，浮点型，用于描述所述监视台站的设备仰角； 塔台限制高度参数，浮点型，用于描述所述监视台站的塔台设置的高度限制； 地形作用距离参数，浮点型，用于描述地形对所述监视台站的信号覆盖影响范围的距尚限制； 低空盲区高度参数，整型，用于描述所述监视台站的低空不能覆盖的高度限制； 高空盲区高度参数，整型，用于描述所述监视台站的高空不能覆盖的高度限制； 建筑物干扰源参数，字符串类型数组，用于描述所述监视台站的建筑物图层数据集名称数组； 建筑设施限制半径参数，浮点型，用`于描述所述监视台站的不应有金属建筑物、密集的居民楼、高压输电线的限制半径； 有源干扰源参数，字符串类型数组，用于描述所述监视台站的有源信号干扰源； 有源干扰设施半径参数，浮点型，用于描述所述监视台站的指定半径范围内，不应有能产生有源干扰的电气设施。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定监视台站布站方案包括: 当所述站点优化布网分析满足终止条件，则根据需求输出指定个数的适应度值最高的最优个体方案，每个方案输出内容包括组网站点坐标集合，站点所在覆盖结果集。
9.一种监视台站布站装置，其特征在于，包括: 模型创建模块，用于对期望以所述监视台站覆盖服务的每个对象分别建立一个覆盖目标参数模型； 布站区域设定模块，用于对所述覆盖目标参数模型进行计算以设定布站区域； 优化布网分析模块，用于对所述布站区域进行站点优化布网分析，以确定监视台站布站方案。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述优化布网分析模块采用遗传算法对所述布站区域进行站点优化布网分析。
【文档编号】G06Q10/04GK103778477SQ201310591118
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】李锐, 祝亮, 李建 申请人:中国民用航空总局第二研究所, 成都民航空管科技发展有限公司