一种快速计算任务区域覆盖率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航线规划评估领域，具体涉及一种快速计算任务区域覆盖率的方法， 其为机载观测设备对预定任务区域的覆盖计算方法，根据快速计算的任务区域覆盖率，对 飞行航线的有效性进行评估。
【背景技术】
[0002] 飞行器携带观测设备执行观测任务时，需对飞行航线进行规划。其中，飞机在沿航 线飞行的过程中，观测设备观测到的区域对预先设定的任务区域的覆盖情况是评估航线有 效性的重要参考依据。可以用覆盖率来描述观测设备观测到的区域对总体任务区域的覆盖 程度，覆盖率等于观测设备的观测范围与任务区域相交的面积除以任务区域的总面积。通 常情况下，由于地面起伏、飞行约束等因素的影响，设备的观测范围和任务区域通常表现为 不规则图形，难以用数学表达式对图形边界进行描述，任务面积和相交面积的计算非常复 杂，从而导致覆盖率的计算非常复杂。通过本发明的快速计算方法，将面积的计算转换为离 散点的统计，从而简化了覆盖率的计算。
[0003] 飞行观测覆盖率是评估观测任务执行有效性的重要参数之一，传统的覆盖率计算 方法是通过计算观测设备的观测范围与预定的任务区域相交的面积，然后除以任务区域的 面积得到飞行观测覆盖率。但是由于任务区域常常为不规则的图形，导致相交面积和总面 积的计算非常复杂，从而影响对观测任务执行有效性的评估。
【发明内容】
[0004] 本发明针对在飞行观测覆盖率计算中存在的上述问题，给出了一种基于离散化处 理快速计算飞行观测覆盖率的方法，其为一种新的覆盖率计算方法，不再将计算集中在不 规则图形面积上，而是转换为离散点的观测和统计，极大地简化了覆盖率计算，有效地完成 对飞行航线的观测覆盖有效性的评估。
[0005] 本发明解决其技术问题采用的技术方案，一种快速计算任务区域覆盖率的方法， 包括以下具体步骤：
[0006] 步骤1)计算离散步长
[0007]将任务区域离散化之前需要对离散步长进行计算。离散步长不宜过大，过大则会 导致离散化后形成的点阵太稀疏，不能有效地表示区域信息;离散步长不宜过小，过小则会 导致离散化后形成的点阵间距太小，超出观测设备的分辨能力并且导致计算量庞大。当观 测设备为雷达时，其距离分辨率计算满足：
[0008] sr = (1)
[0009] 其中61表示观测雷达的距离分辨率，c为光速3X108m/s，B为雷达信号带宽。
[0010]离散步长的距离长度不应小于观测雷达的距离分辨率，否则超出观测设备的分辨 能力。根据实际观测任务的需求，离散步长的距离长度Ndls可按下式计算：
[0011] Ndis = 〇5r (2)
[0012]其中σ为系数因子，取值与具体的观测任务有关，一般限定在1到10之间。
[0013] 离散步长Ndls确定后，利用经炜度坐标与距离的计算关系可以得到经度的离散步 长阶^和炜度的离散步长N lat，以经炜度的离散步长对任务区域进行离散化。
[0014] 步骤2)将任务区域离散化
[0015] 以任务区域边界上经度最小值、经度最大值、炜度最小值、炜度最大值的点为边界 点，平行于经炜线作任务区域的外接矩形，以经度的离散步长N lcing和炜度的离散步长Nlat作 平行于经炜线的网状线将该外接矩形分割成点阵，并剔除在任务区域外部却在外接矩形内 部的点，构成任务区域点阵。
[0016] 步骤3)对炜度造成的偏差进行修正
[0017] 当任务区域足够的大，就需要考虑地球弯曲带来的影响。当将任务区域离散化时， 其外接矩形将不是个严格的矩形，炜度越高其底边越窄，可以近似为一个曲边梯形模型。假 设地球近似为球形，则炜度Θ对应的地球切面圆周长满足：
[0018] Ce = 23iR · cos9 (3)
[0019] 其中R为地球半径，取值6371000m，Θ为炜度。
[0020] 由上式可知，任务区域底边长度应随炜度呈余弦变化，假设某离散点的经炜度坐 标为(LonguLatO,由步骤2可得任务区域中的最小炜度坐标值记为Lat min，则该离散点的炜 度修正因子口:可表示为：
[0021]
(4)
[0022]则修正后的离散点所表示的面积为·△ S( △ S为修正前离散点所表示的面积）， 完成对任务区域点阵中离散点的修正。
[0023]步骤4)计算覆盖率
[0024] 逐个判断任务区域点阵中的点是否被观测设备观测到，统计出任务区域点阵中所 有被观测到的点的数目见，记任务区域点阵中所有点的总数为N，则此时观测设备对任务区 域的覆盖率η由下式计算：
[0025]
(5)：
[0026] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0027] (1)本发明所采用的离散化方法无需通过计算观测设备的观测范围与任务区域相 交的面积和任务区域的总面积来计算任务区域覆盖率，避免了不规则图形面积的计算，能 降低任务区域覆盖率计算的复杂度，从而快速计算任务区域覆盖率，为飞行航线有效性的 评估提供依据。
[0028] (2)本发明中到离散步长与离散化处理的精细程度有关，为避免过分离散化和离 散化不足的问题，离散步长计算中引入了观测设备的分辨率约束，使得离散化步长更加合 理。
[0029] (3)由于地球炜度圈大小随炜度变化，需考虑不同炜度下离散点所表示的面积差 异，利用曲边梯形模型对炜度造成的偏差进行修正，提高实际应用中覆盖率计算的准确性。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明基于离散化方法快速计算任务区域覆盖率的流程图；
[0031] 图2为任务区域离散化示意图；
[0032]图3为考虑地球炜度影响对偏差进行修正的示意图；
[0033]图4为某个航路点上的覆盖率计算流程图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图以及【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0035]观测源的观测范围与任务区域相交的面积和任务区域的总面积的计算是飞行观 测覆盖率计算的难点，本发明采用离散化方法将任务区域离散为点阵，通过统计被观测的 点总数来模拟相交面积，点阵中的点总数来模拟任务区域总面积，从而完成飞行观测覆盖 率的计算。本发明在离散化过程中考虑到观测设备的观测分辨率对离散步长进行选取，保 证离散化后点阵中的点能被有效观测。本发明在离散化过程中还考虑到炜度影响带来的偏 差，并对偏差进行修正。其流程图如图1所示，具体包括4个步骤。
[0036]步骤1)计算离散步长
[0037] 将任务区域离散化之前需要对离散步长进行计算。离散步长不宜过大，过大则会 导致离散化后形成的点阵太稀疏，不能有效地表示区域信息;离散步长不宜过小，过小则会 导致离散化后形成的点阵间距太小，超出观测