基于后解算的高精度飞机轨迹回放方法与流程

1.本发明涉及飞机位置轨迹回放技术领域，尤其是涉及一种基于后解算的高精度飞机轨迹回放方法。


背景技术：

2.中国自行研制的北斗系统包含定位和短报文通信功能，通过在飞机上加改装北斗机载设备，即可利用北斗定位和北斗短报文功能采集飞机的位置信息。北斗短报文功能通信频率一般为60秒/次，即每一分钟获取到一个飞机所在位置的经度、纬度及速度等数据，当本趟航班数据采集完毕，进行轨迹可视化展示时，现有的方式是将每分钟捕获到的数据到作为一个数据点，使用直线按照时间顺序连接所有的点。通过这种处理方式，就可模拟出飞机的飞行轨迹。通常情况下，使用这种方式画出的航迹是一条平滑的曲线，但是随着地图的放大，轨迹就变成了多个点连起来的折线，飞机也会出现跳动的情况，导致轨迹展示效果极其不理想。
3.当前支持飞机航迹回放的数据源大多是acars或者ads-b中的定位数据，暂未有基于卫星原始观测量后解算的高精度数据作为飞机航迹数据源，且目前航迹多为点线连接方式，数据精度丢失较多，故难以展示出飞机的真实飞行轨迹。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于后解算的高精度飞机轨迹回放方法，解决目前航迹多为点线连接方式，数据精度丢失较多，故难以展示出飞机的真实飞行轨迹的问题。
5.本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：基于后解算的高精度飞机轨迹回放方法，该方法包括：（1）通过卫星后处理解算算法解析卫星采集到的原始观测量数据，得到飞机航行中的高精度的定位信息；（2）然后利用拉格朗日插值算法计算出任意相邻的两个真实定位点之间的虚拟轨迹；（3）最后描绘出飞机全行程的轨迹。
6.作为进一步的技术方案，步骤（1）具体为：系统批处理服务调用外部差分数据接口，传入机上卫星信号设备的gnss原始观测数据，返回飞机所在时空下的伪距差分数据，系统批处理服务用该伪距差分数据对自身伪距信息进行修正，重新解算出高精度的定位信息，将其记录在数据库中。
7.作为进一步的技术方案，步骤（2）具体为：连续三个经度坐标点能解算出一条二次函数，依次对所有的经度坐标点计算二次函数，对两个点之间有两条函数的区域求其平均数，计算出经度坐标点与飞行时间的关系曲线；同理，计算出纬度坐标点与飞行时间的关系曲线；进而得出在飞行时间区间内任意的时间点对应响应的经纬度坐标点。
8.作为进一步的技术方案，步骤（3）具体为：使用html5中的canvas绘图函数，将数据映射成轨迹图在前端页面渲染出来。
9.作为进一步的技术方案，所述的gnss原始观测数据为预先上传入系统。
10.作为进一步的技术方案，执行步骤（2）之前，系统根据日期、飞机航班号和差分数据文件名称在数据库中查询高精度的定位信息，然后将数据存储到缓存数据库中，设置过期时间为三十分钟，随后将数据返回给前端。
11.与现有技术相比，本发明根据插值算法计算出的飞机曲线比常用的直线更趋近实际曲线，数据精度丢失较少，能更好的展示出飞机的真实飞行轨迹，而且画出的航迹是一条平滑的曲线，比常用的直线连接坐标点更具有美观性。
附图说明
12.图1为本发明流程图；图2为本发明轨迹模拟图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
14.实施例本发明的目的是通过卫星后处理解算（gppk：gnsspost-processed kinematic）算法解析卫星采集到的原始观测量数据，将处理后的高精度定位数据用作轨迹回放的数据源。本发明中涉及两个数据源，其中一个数据源为导入系统的飞机航行中的北斗卫星原始观测量，另一个数据源是差分数据，通过差分定位算法处理两个数据源得到高精度的轨迹数据，将处理后的轨迹数据利用拉格朗日插值算法计算出两个真实定位点之间的虚拟轨迹，该算法计算出的轨迹数据比直线轨迹数据更接近于真实轨迹数据，使描绘出的飞机轨迹曲线更为接近真实轨迹且更为平滑。
15.如图1所示，本发明具体的步骤如下：1、开始2、上传原始观测量数据点击前端页面中的“上传”按钮，选择飞机航行中的北斗卫星原始观测量文件，点击确定上传，等待文件上传完成。
16.3、请求差分数据北斗卫星原始观测量文件上传成功后，系统批处理服务调用外部差分数据接口，传入机上卫星信号设备的gnss原始观测数据，返回飞机所在时空下的伪距差分数据。
17.4、后解算用户点击后解算按钮，系统将在后台融合差分数据逐步进行分析解算，系统批处理服务用伪距差分数据对自身伪距信息进行修正，重新解算出高精度的定位信息，将其记录在数据库中。
18.5、判断后解算是否成功，若失败则返回继续进行后解算，若成功则进行下一步。
19.6、前端请求返回数据用户点击前端“轨迹回放”按钮，系统根据日期、飞机航班号和差分数据文件名称
等唯一信息查询高精度的定位信息，系统先将数据从数据库中查询出来，然后将数据存储到缓存数据库中，设置过期时间为三十分钟，随后将数据返回给前端。
20.7、插值算法补全数据前端从后端接口收到飞机的高精度的定位信息后，使用拉格朗日插值算法对飞机航迹进行优化补全。连续三个经度坐标点可以解算出一条二次函数，依次对所有的经度坐标点计算二次函数，对两个点之间有两条函数的区域求其平均数，故可以计算出的经度坐标点与飞行时间的关系曲线。同理，利用上述插值算法也可以计算出纬度坐标点与飞行时间的关系曲线，即可得出在飞行时间区间内，有任意的时间点对应响应的经纬度坐标点。
21.具体的，在得到高精度的坐标值之后存储为含有n个数据点的数组，为了使轨迹曲线更为平滑，根据拉格朗日插值算法，这些高精度的坐标值之间关系满足多项式：，其中，an表示常量系数，x表示数据点的横坐标值，xn表示数据点的n次方，表示数据点的纵坐标值。见图2，现在利用连续三个数据点建立抛物线函数fn(x)，则有，其中，a0、a
1、
a2表示常量系数，x表示横坐标值。从数组序列的0位置取到2位置三个数据点建立抛物线函数，其中，a0、a
1、
a2表示常量系数，x1表示横坐标值；从1位置取到3位置三个数据点建立抛物线函数，其中，a0、a
1、
a2表示常量系数，x2表示横坐标值；从2位置取到4位置三个数据点建立抛物线函数，其中，a0、a
1、
a2表示常量系数，x3表示横坐标值；依次取到n-1位置，建立n-2个函数。1位置的数据和2位置的数据之间存在一条曲线满足的函数关系为。依次类推建立n-3位置到n-2位置曲线函数，即可得出从1位置到n-2位置之间n-2条曲线函数，即为飞机的航迹曲线函数。x轴为记录轨迹数据点的时间t，根据上述飞机的航迹曲线函数可知任意时间t有飞机位置为（，），依次计算出时间点对应的轨迹数据值，实现在原来的轨迹中进行插值。
22.8、前端渲染通过步骤7完成数据构造，使用html5中的canvas绘图函数，将数据映射成轨迹图在前端页面渲染出来，默认飞机轨迹从出发机场开始，依次渲染出到达目的机场全行程的轨迹，根据插值算法计算出的飞机曲线比常用的直线更趋近实际曲线，而且画出的航迹是一条平滑的曲线，比常用的直线连接坐标点更具有美观性。
23.9、结束。
24.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。