一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索方法及装置与流程

本发明涉及空域管理技术领域，尤其是一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索方法及装置。

背景技术：

民航局数据显示，我国民航2017年全年累计实现旅客运输量5.52亿人次，同比增长13％。2017年我国民航旅客周转总量为9512.8亿人公里，同比增长13.5％。这是我国民用航空运输规模连续第十三年居世界第二。

预计到2020年，我国通用航空产业体量比2015年增长超过一倍，其中飞行时间增加156.7％，机队规模扩大123.7％，通用集成数量扩增66.7％，私人飞行驾照数量增加105.8％。

近年来，民用无人机领域高速发展，在2016年底我国无人机数量就已过百万；无人机在航拍、植保、电力巡检、灾害救援等领域广泛应用的同时，也应为其使用的随意性对民航运输航空造成了严重影响。2017年5月四川双流机场及航道上，多次发现无人机，导致多架次飞机迫降到临近机场，造成多架次航班延误，损失达数千万元。据faa统计，每年无人机影响飞行的事件超过1000例，是并呈逐年上升趋势。

随着民用运输航空、通用航空和无人机领域的不断发展，对空域资源使用的灵活性要求越来越高。在为无人机、通航、热气球等临时性活动划设临时空域时，如何快速确定各活动的可用空域范围，对提高临时空域规划效率、减少规划后调整、降低空域使用风险具有重要意义。

目前，民航对空域的使用主要是划分固定的航路航线、固定训练空域、临时航线、临时空域等，通过临时航线和临时空域的开放、关闭实现空域的灵活使用，空域规划周期长，对无人机、通用航空、热气球等用空灵活的活动保障能力有限，难以满足通航和无人机对空域灵活使用的规划需要。专利《空域管理与规划的装置》，从空域结构方向解决空域利用问题，未考虑不同临时用空活动的可用空域问题。专利《一种空域管理方法及系统》提出了一种解决无人机空域申请和飞行备案的空域管理方法，仅针对申请和备案，不能解决申请空域的可用性问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索方法及装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索方法，对空域进行空域资源网格化，然后进行：

步骤s1，为网格化的空域资源添加资源标签；

步骤s2，描述用空需求；

步骤s3，确定当前用空需求，采用可用性检查的方法进行可用空域检索；所述可用性检查的方法为：将用空需求与资源标签进行映射，通过当前用空需求与资源标签的匹配性判断，确定空域资源是否满足当前用空需求。

进一步地，所述资源标签包括：

(1)地理标签：地形标签、海拔标签和建筑标签；

(2)气象标签：天气标签、能见度标签和风强标签；

(3)空域状态标签：时间标签、高度标签和状态标签。

进一步地，所述用空需求包括航空器类型和活动需求；航空器类型决定地理需求；活动需求决定状态需求；航空器类型和活动需求共同决定气象需求。

进一步地，步骤s3具体为：

步骤s3.1，确定当前用空需求，以当前用空需求的核心位置为起始区域；所述起始区域纳入可用资源列表；

步骤s3.2，从可用资源列表中选取一个区域，并获取该区域的周边区域，将周边区域纳入待处理列表；

步骤s3.3，采用可用性检查的方法判断待处理列表中的周边区域是否满足当前用空需求，将满足当前用空需求的周边区域纳入可用资源列表；

步骤s3.4，根据可用资源列表更新已选区域。

进一步地，获取某区域的周边区域的基本规则为：

(1)获取的周边区域为当前区域周围紧邻的区域；

(2)获取的周边区域未被列为军事活动区、禁区等特殊区域；

(3)获取的周边区域不在可用资源列表中。

进一步地，当当前用空需求以多个核心位置为起始区域时，采用广度优先遍历与可用性检查相结合的方法进行可用空域检索。

进一步地，步骤s3.2中在获取周边区域时，根据航行方向为周边区域增加基于距离比的方向权重，利用方向权重判断是否将周边区域纳入待处理列表；周边区域纳入待处理列表的条件为：(s/l)*q>k；其中，s为周边区域中心离航行方向轴线的距离；l为周边区域中心离核心位置的距离；q为周边区域方向权重系数；k为方向权重阈值。

进一步地，当对多个当前用空需求同时进行可用空域检索时，为多个当前用空需求设置优先级，根据优先级对多个当前用空需求进行可用空域检索。

进一步地，采用时间周期控制方式体现当前用空需求的优先级：优先级越高的用空需求每一次可用空域检索的间隔越小，优先级越低的用空需求每一次可用空域检索的时间间隔越大。

一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索装置，包括：

空域资源管理模块，用于为空域资源添加资源标签；

空域需求管理模块，用于描述用空需求；

空域可用性检查模块，用于将用空需求与资源标签进行映射，并在进行可用空域检索，为可用空域检索模块提供可用性检查；

可用空域检索模块，用于对当前用空需求进行可用空域检索。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中能够在开始空域规划前确定当前需求的可用空域，避免规划后不可用导致调整；

2、本发明能够根据航空器具体任务的航行方向确定可用空域，避免将用不上的资源分配给当前需求造成浪费；

3、本发明能够根据优先级确定可用空域，让高优先级需求优先得到空域资源的保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的可用空域检索方法原理图。

图2为本发明的资源标签框图。

图3为本发明的用空需求描述框图。

图4为本发明的可用空域检索流程图。

图5为本发明的空域资源可用性检查示意图。

图6为本发明的单个核心位置和多个核心位置的可用空域检索示意图。

图7为本发明的带方向权重的可用空域检索示意图。

图8为本发明的带优先级的可用空域检索示意图。

图9为本发明的可用空域检索装置结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索方法，如图1所示，包括：

1、为网格化的空域资源添加资源标签

将空域资源网格化，网格化方法可采用在前申请的发明专利cn109559567a，具体为：计算需要管理的空域的最小矩形包围盒；取最小矩形包围盒的一个顶点作为起始点；取起始点每次以最小距离平移后得到的经度平移点沿纬度方向作线，取起始点每次以最小距离平移后得到的纬度平移点沿经度方向作线，线的交点在需要管理的空域内分割出的所有矩形作为底层网格；取起始点每次以3倍最小距离平移后得到的经度平移点沿纬度方向作线，取起始点每次以3倍最小距离平移后得到的纬度平移点沿经度方向作线，线的交点在需要管理的空域内分割出的所有矩形作为上层网格。

为网格化的空域资源添加资源标签；如图2所示，所述资源标签包括：

(1)地理标签：地形标签、海拔标签和建筑标签；

地形标签：描述空域区域内地面的主要地形情况，如平原、丘陵、山地、高原、岛屿、海洋、湖泊、河岸、戈壁等；

海拔标签：描述空域区域内地面的海拔范围，使用最低海拔和最高海拔数据；

建筑标签：描述空域区域内人为建筑的最大高度；

(2)气象标签：天气标签、能见度标签和风强标签；

天气标签：描述空域区域当前主要天气情况，包括雨、雪、晴、雾、多云等；

能见度标签：描述空域区域内人眼目视能见度距离；

风强标签：描述空域区域内风力的大小；

(3)空域状态标签：时间标签、高度标签和空域状态标签；

时间标签：当前空域如被计划使用，则给出空域计划使用的时间范围；

高度标签：当前空域如被计划使用，则给出空域计划使用的高度范围；

状态标签：当前空域所处的状态，包括计划使用、即将使用、正在使用、空闲等。

在实际应用中，本发明的资源标签可以替换为其他分类方式或定义为其他名词。

2、描述用空需求

用空需求即空域使用需求，用空需求的描述是为将用空需求于资源标签进行映射，以便于可用空域检索中判断空域资源是否满足用空需求。如图3所示，所述用空需求包括航空器类型和活动需求；

航空器类型决定地理需求，如航空器的最低飞行高度、最高飞行高度、适用的海拔和地形环境等；

活动需求决定状态需求，与航空器活动的具体任务有关，如空域的核心位置、时间范围和空间范围；

航空器类型和活动需求共同决定气象需求，如允许的天气、最低能见度距离、最大风力等级等。

3、可用空域检索：确定当前用空需求，采用可用性检查的方法进行可用空域检索；所述可用性检查的方法为：将用空需求与资源标签进行映射，通过当前用空需求与资源标签的匹配性判断，确定空域资源是否满足当前用空需求。

具体地，如图4所示，

a、确定当前用空需求，以当前用空需求的核心位置为起始区域；所述起始区域纳入可用资源列表；

b、从可用资源列表中选取一个区域，并获取该区域的周边区域，将周边区域纳入待处理列表；获取某区域的周边区域的基本规则为：

(1)获取的周边区域为当前区域周围紧邻的区域；

(2)获取的周边区域未被列为军事活动区、禁区等特殊区域；

(3)获取的周边区域不在可用资源列表中。

c、采用可用性检查的方法判断待处理列表中的周边区域是否满足当前用空需求，将满足当前用空需求的周边区域纳入可用资源列表；用空需求和资源标签的映射及判断关系如图5所示，看空域资源的地理、气象、状态等，是否满足当前用空需求，满足则为可用资源，不满足则为不可用资源。

d、根据可用资源列表更新已选区域。

在一个优选的实施方式中，当当前用空需求以多个核心位置为起始区域时，采用广度优先遍历与可用性检查相结合的方法进行可用空域检索，广度优先遍历的方法为现有技术，遍历每个核心位置，使每个核心位置的可用空域检索均与单个核心位置的可用空域检索的过程一致，如图6所示。可用空域检索中的遍历也可采用其他无向图遍历方式进行实现。

在一个优选的实施方式中，在获取周边区域时，根据航行方向为周边区域增加基于距离比的方向权重，如图7所示，利用方向权重判断是否将周边区域纳入待处理列表，避免将活动需求用不上的空域区域纳入可用空域列表，以合理使用空域资源；周边区域纳入待处理列表的条件为：(s/l)*q>k；其中，s为周边区域中心离航行方向轴线的距离；l为周边区域中心离核心位置的距离；q为周边区域方向权重系数，权重系数与最大允许距离偏差成反比，取决于使用应用领域；k为方向权重阈值，根据实际应用中具体的用空需求进行设定。

在一个优选的实施方式中，当对多个当前用空需求同时进行可用空域检索时，为多个当前用空需求设置优先级，根据优先级对多个当前用空需求进行可用空域检索。优先级的竞争可使用同时选择判断替代遍历速度实现。优选地，本发明采用时间周期控制方式体现当前用空需求的优先级：优先级越高的用空需求每一次可用空域检索的间隔越小，优先级越低的用空需求每一次可用空域检索的时间间隔越大。基于优先级进行可用空域检索的过程如图8所示，在资源受限的情况下，高优先级用空需求得到更多的可用空域，在资源不受限的情况下，高优先级更快得到满足用空需求的可用空域。

基于上述的可用空域检索方法，本发明还提供一种基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索装置，如图9所示，包括：

空域资源管理模块，用于为空域资源添加资源标签；

空域需求管理模块，用于描述用空需求；

空域可用性检查模块，用于将用空需求与资源标签进行映射，并在进行可用空域检索，为可用空域检索模块提供可用性检查；

可用空域检索模块，用于对当前用空需求进行可用空域检索。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简沽，上述描述的基于资源标签和优先级的有方向可用空域检索装置以及其各功能单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

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，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。