基于标签法的航路规划方法、装置、存储介质及终端设备与流程

本发明涉及民用航空运行指挥，尤其涉及一种基于标签法的航路规划方法、装置、存储介质及终端设备。

背景技术：

1、航行计划是航班执行中至关重要的文件之一。其中，航路规划是飞行计划系统的核心技术。在航班执行前，签派员需要综合考虑多个因素，如天气情况、飞机性能、空中交通等，以确定最佳飞行路径和相关数据，包括货物负载、燃油消耗和飞行时间等。这样可以确保飞行的安全性，并优化航班的运营成本。航行计划系统在航空公司的航班运营中扮演着至关重要的角色。通过合理的航路规划、准确的性能计算和严格的限制检查，它提高了航班的运行效率和安全性，降低了运营成本，进而增加了航空公司的整体效益。

2、目前航路规划主要采用经典的寻路算法，如深度优先搜索、广度优先搜索、dijkstra算法、a*算法，虽然上述算法均可实现从一个顶点到其他各点的最短航路规划，但是通常需要再从最短航路中选择符合航路限制条件的最短航路；显然经典算法遍历过程中无法处理航路相关限制，存在航路规划过程中遍历次数多、航路规划效率低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于标签法的航路规划方法，通过为航路节点设置四维标签，能够有效的减少不符合限制条件的航路遍历次数，快速地寻找到符合航路限制的全局最优航路路径，航路规划效率显著提高。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于标签法的航路规划方法，所述方法包括：

3、获取航路数据以及航路限制数据，并根据所述航路数据生成航路网络图；

4、根据所述航路限制数据生成禁止节点限制集合，以及必经节点限制集合；

5、将所述航路网络图的起始节点作为当前节点集合；

6、根据所述禁止节点限制集合对当前节点集合的后继节点进行筛选，生成当前节点的待扩展节点集合；

7、根据航路数据、禁止节点限制集合和必经节点集合为待扩展节点集合中的节点生成四维标签；

8、当待扩展节点集合中所有节点均不存在后继节点时，根据计算的四维标签确定最短路径。

9、优选地，所述方法还包括：当待扩展节点集合中至少一个节点存在后继节点时，将待扩展节点集合更新为当前节点集合，为更新后的当前节点集合生成待扩展节点集合；计算待扩展节点集合的节点的四维标签，检测待扩展节点集合中所有节点是否均不存在后继节点，直到当待扩展节点集合中所有节点均不存在后继节点为止。

10、优选地，所述航路数据包括路径权重、起始节点和终止节点；

11、所述航路限制数据包括禁止节点对和必经节点对；

12、所述禁止节点对为经过前节点后不能直接经过或间接经过后节点的航路限制的节点对，包括禁止节点对的路径为不合法路径；

13、所述必经节点对为经过前节点后必须直接经过或间接经过后节点的航路限制的节点对；

14、所述航路限制数据中所有的禁止节点对组成禁止节点限制集合；

15、所述航路限制数据中所有的必经节点对组成必经节点限制集合。

16、优选地，所述根据所述禁止节点限制集合对当前节点集合的后继节点进行筛选，生成当前节点的待扩展节点集合，包括：

17、根据当前节点集合的后继节点生成后继节点集合；

18、由当前节点扩展一条部分路径时，根据所述禁止节点限制集合，筛选所述后继节点集合中不能与所述部分路径上的节点组成禁止节点对的节点，并加入待扩展节点集合。

19、优选地，所述根据航路数据、禁止限制集合和必经节点集合为待扩展节点集合中的节点生成四维标签，包括：

20、根据起始节点到待扩展节点的路径总和生成总权重；

21、根据禁止节点限制集合筛选待扩展节点的后继节点，生成满足禁止节点限制的后继节点；

22、根据必经节点限制集合和待扩展节点的后继节点，生成满足必经节点限制的后继节点；

23、根据必经节点限制集合和待扩展节点，生成已过必经节点集合；

24、由所述总权重、所述满足禁止节点限制的后继节点、所述满足必经节点限制的后继节点和所述已过必经节点集合为待扩展节点生成所述四维标签；其中，每个所述待扩展节点至少生成一个四维标签；

25、当一个待扩展节点生成多个四维标签时，将四维标签两两进行占优比较，删去不良四维标签。

26、优选地，所述将四维标签两两进行占优比较，删去不良四维标签，包括：

27、当两个四维标签满足第一限制条件时，将路径总权重较小的四维标签作为所述占优四维标签，所述第一限制条件为路径总权重较小的四维标签触发的限制条件不多于另一个四维标签，且路径总权重最小的四维标签的已过必经节点集合包含或等于另一个四维标签的已过必经节点集合；

28、当两个四维标签满足第二限制条件时，将触发限制条件较少的四维标签作为所述占优四维标签，所述第二限制条件为触发限制条件较少的四维标签的路径总权重不高于另一个四维标签，且已过必经节点集合包含或等于另一个四维标签的已过必经节点集合；

29、当两个四维标签满足第三限制条件时，将已过必经节点集合包含另一个四维标签的已过必经节点集合的四维标签作为所述占优四维标签，所述第三限制条件为已过必经节点集合包含另一个四维标签的已过必经节点集合的四维标签的路径总权重不高于另一个四维标签的路径总权重，且触发的限制条件不多于另一四维标签；

30、当不满足所述第一限制条件，且不满足所述第二限制条件，且不满足所述第三限制条件时，结束所述占优比较。

31、优选地，所述根据计算的四维标签确定最短路径，包括：根据终止节点的总权重最小，且必经节点集合等于已过必经节点集合的四维标签输出最短路径。

32、本发明提供了一种基于标签法的航路规划方法，通过获取航路数据以及航路限制数据，并根据所述航路数据以及航路限制数据生成航路网络图；根据所述航路限制数据生成禁止节点限制集合，以及必经节点限制集合；将所述航路网络图的起始节点作为当前节点集合；根据所述禁止节点限制集合对当前节点集合中节点的后继节点进行筛选，生成当前节点的待扩展节点集合；根据航路数据、禁止节点限制集合和必经节点集合为待扩展节点集合中的节点生成四维标签；当待扩展节点集合中所有节点均不存在后继节点时，根据计算的四维标签确定最短路径。通过为节点设置四维标签，使得在路径寻优过程中不仅保证了扩展路径符合航路限制条件，而且还删除了部分较差的路径，从而有效地减少了寻优次数，极大的提高了寻优效率。

33、本发明还提供了一种基于标签法的航路规划装置，所述装置包括：

34、数据处理模块，用于获取航路数据以及航路限制数据，并根据所述航路数据以及航路限制数据生成航路网络图；

35、路径限制模块，用于根据所述航路限制数据生成禁止节点限制集合，以及必经节点限制集合；

36、初始化模块，用于将所述航路网络图的起始节点作为当前节点集合；

37、路径扩展模块，用于根据所述禁止节点限制集合对当前节点集合中节点的后继节点进行筛选，生成当前节点的待扩展节点集合；

38、标签生成模块，用于根据航路数据、禁止节点限制集合和必经节点集合为待扩展节点集合生成四维标签；

39、路径输出模块，用于当待扩展节点集合中所有节点均不存在后继节点时，根据计算的四维标签确定最短路径。

40、优选地，所述装置还包括：循环模块，用于当待扩展节点集合中至少一个节点存在后继节点时，将待扩展节点集合更新为当前节点集合，为更新后的当前节点集合生成待扩展节点集合；计算待扩展节点集合的节点的四维标签，检测待扩展节点集合中所有节点是否均不存在后继节点，直到当待扩展节点集合中所有节点均不存在后继节点为止。

41、优选地，所述航路数据包括路径权重、起始节点和终止节点；

42、所述航路限制数据包括禁止节点对和必经节点对；

43、所述禁止节点对为经过前节点后不能直接经过或间接经过后节点的航路限制的节点对，包括禁止节点对的路径为不合法路径；

44、所述必经节点对为经过前节点后必须直接经过或间接经过后节点的航路限制的节点对；

45、所述航路限制数据中所有的禁止节点对组成禁止节点限制集合；

46、所述航路限制数据中所有的必经节点对组成必经节点限制集合。

47、优选地，所述根据所述禁止节点限制集合对当前节点集合的后继节点进行筛选，生成当前节点的待扩展节点集合，包括：

48、根据当前节点集合的后继节点生成后继节点集合；

49、由当前节点扩展一条部分路径时，根据所述禁止节点限制集合，筛选所述后继节点集合中不能与所述部分路径上的节点组成禁止节点对的节点，并加入待扩展节点集合。

50、优选地，所述根据航路数据、禁止限制集合和必经节点集合为待扩展节点集合中的节点生成四维标签，包括：

51、根据起始节点到待扩展节点的路径总和生成总权重；

52、根据禁止节点限制集合筛选待扩展节点的后继节点，生成满足禁止节点限制的后继节点；

53、根据必经节点限制集合和待扩展节点的后继节点，生成满足必经节点限制的后继节点；

54、根据必经节点限制集合和待扩展节点，生成已过必经节点集合；

55、由所述总权重、所述满足禁止节点限制的后继节点、所述满足必经节点限制的后继节点和所述已过必经节点集合为待扩展节点生成所述四维标签；其中，每个所述待扩展节点至少生成一个四维标签；

56、当一个待扩展节点生成多个四维标签时，将四维标签两两进行占优比较，删去不良四维标签。

57、优选地，所述将四维标签两两进行占优比较，删去不良四维标签，包括：

58、当两个四维标签满足第一限制条件时，将路径总权重较小的四维标签作为所述占优四维标签，所述第一限制条件为路径总权重较小的四维标签触发的限制条件不多于另一个四维标签，且路径总权重最小的四维标签的已过必经节点集合包含或等于另一个四维标签的已过必经节点集合；

59、当两个四维标签满足第二限制条件时，将触发限制条件较少的四维标签作为所述占优四维标签，所述第二限制条件为触发限制条件较少的四维标签的路径总权重不高于另一个四维标签，且已过必经节点集合包含或等于另一个四维标签的已过必经节点集合；

60、当两个四维标签满足第三限制条件时，将已过必经节点集合包含另一个四维标签的已过必经节点集合的四维标签作为所述占优四维标签，所述第三限制条件为已过必经节点集合包含另一个四维标签的已过必经节点集合的四维标签的路径总权重不高于另一个四维标签的路径总权重，且触发的限制条件不多于另一四维标签；

61、当不满足所述第一限制条件，且不满足所述第二限制条件，且不满足所述第三限制条件时，结束所述占优比较。

62、优选地，所述根据计算的四维标签确定最短路径，包括：

63、根据终止节点的总权重最小，且必经节点集合等于已过必经节点集合的四维标签输出最短路径。

64、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一项所述的基于标签法的航路规划方法。

65、本发明还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的基于标签法的航路规划方法。

66、与现有技术相比，本发明提供了一种基于标签法的航路规划方法、装置、存储介质及终端设备，通过获取航路数据以及航路限制数据，并根据所述航路数据以及航路限制数据生成航路网络图；根据所述航路限制数据生成禁止路径的禁止节点限制集合，以及必经路径的必经节点限制集合；将所述航路网络图的起始节点作为当前节点集合；根据所述禁止节点限制集合和所述必经节点限制集合对当前节点集合的后继节点进行筛选，生成当前节点的待扩展节点集合；根据航路数据、禁止节点限制集合和必经节点集合为待扩展节点集合生成四维标签；当待扩展节点集合中所有节点均不存在后继节点时，根据计算的四维标签确定最短路径。通过为扩展节点设置四维标签，只扩展符合航路限制且占优的路径，在路径寻优过程中，能够有效地减少了寻优次数，极大的提高了寻优效率。