一种利用三维地形图进行航迹分析的方法.pdf

本发明公开了一种利用三维地形图进行航迹分析的方法，该方法的主要步骤包括：在三维地形图上生成航迹并在航迹周围生成保护带，然后在保护带内确定障碍点，最后根据飞机的实际情况对障碍点进行分析，验证航迹是否可行。本发明克服了目前进行航迹分析主要依靠人力在地形图上手动量测及直接用肉眼进行观察的方式需要耗费大量人力物力的缺点，而且得到的障碍点的坐标更加精确，能够更好的对航迹进行分析，保证飞行安全。

1、  一种利用三维地形图进行航迹分析的方法，步骤如下：
第一步：在三维地形图上生成航迹；
第二步：在航迹两侧生成一定宽度的保护带；
第三步：生成障碍点；
用户确定步长值M，沿航迹起飞至结束的方向进行分割，得到一系列航迹上的分割点P；以每一个分割点P做航迹的垂直线，得到与保护带相交的交点A1、A2；对每一个垂线A1A2按用户填写的步长值N，再次分割，得到一系列的点集合D[]；取出每一个D[]中的最大值；所有的D的最大值，沿航迹起飞至结束的方向筛选，首先保留第一个点；然后将第二个点和第一个点进行比较，如果第二个点大于第一个点则保留第二个点，如果第二个点小于第一个点则舍弃第二个点；将第三点和前面保留的点中最大的点进行比较，如果第三个点大于前面保留的点中最大的点则保留第三个点，如果小于则舍弃第三个点；依次类推，得到一个依次递增障碍点的序列；
第四步：将障碍点文件导出为TXT文本，包括障碍点的经度，纬度，高度，相对高度以及路程信息；
第五步：用户根据所得到的障碍物资料以及飞机的具体情况，验证航迹是否可行；
第六步：若不可行，重新执行第一步，如可行，则在三维系统依照最终的航迹图添加实际飞行模型进行三维飞行模拟。

2、  权利要求1所述的利用三维地形图进行航迹分析的方法，其特征在于，在第一步中生成航迹可以通过如下方法：
首先确定起飞机场的机场信息，包括机场的经度、纬度、高度、跑道长度、磁偏角等信息；并设计航段类型，包括选择飞机的飞行类型和航向；并由以上参数分析出第1段航段的起点位置和直线的方向，通过数学的解析几何我们可以得到该航段的数学方程：y＝kx；
然后确认航段结束方式，航段结束、转弯信息、切入导航台信息，其中航段结束、转弯信息包括转弯开始的地方、转弯的高度、转弯方向和转弯所基于的导航台，切入导航台信息包括所切入的导航台的名称和所在径向线的度数，并由此得到航迹开始转弯的拐点，已经转弯结束点，这里也是通过解析几何到一个圆的方程：(x-a)²+(y-b)²＝r²；
通过计算出2个方程的交集，再根据输入的其他数据：转弯时的高度和转弯方向，我们可以得到最后的唯一解——第1航段的航迹；由于上一个航段的结束点是下一个航段的起始点，我们可以以此类推得到多个连续航段，最后构建出一个完整航迹。

3、  权利要求1所述的利用三维地形图进行航迹分析的方法，其特征在于，第二步中生成保护带可以通过如下步骤：
确定保护带的起点和终点的宽度E0和E1，按照保护带是等距于航迹，通过E0和E1的值我们可以计算出保护带对应每个航段的数据方程；此时我们由一个线对象——航迹得到一个面对象——保护带；如果是第一段航迹的保护带，保护带在起点的位置为一个以E0为底的等腰梯形，梯形的高为D，可以通过如下公式计算：D＝(E1-E0)/0.125。

一种利用三维地形图进行航迹分析的方法
技术领域
本发明涉及一种飞机航迹的分析方法，尤其涉及一种利用三维地形图进行航迹分析的方法。
背景技术
其传统的航迹分析方法使用圆规和直尺采用手动量测及直接用肉眼进行观察的方式确定航线周围用于进行航迹分析的障碍点，该方法耗费大量的人力及物力资源，获取的坐标信息不够精确，同时将浪费大量的纸制地图。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种利用三维地形图进行航迹分析的方法，该方法降低了时间及人力成本，三维地形图可重复使用避免了纸张浪费。
本发明采用的技术方案是：
第一步：在三维地形图上生成航迹；
第二步：在航迹两侧生成一定宽度的保护带；
第三步：生成障碍点；
用户确定步长值M，沿航迹起飞至结束的方向进行分割，得到一系列航迹上的分割点P；以每一个分割点P做航迹的垂直线，得到与保护带相交的交点A1、A2；对每一个垂线A1A2按用户填写的步长值N，再次分割，得到一系列的点集合D[]；取出每一个D[]中的最大值；所有的D的最大值，沿航迹起飞至结束的方向筛选，首先保留第一个点；然后将第二个点和第一个点进行比较，如果第二个点大于第一个点则保留第二个点，如果第二个点小于第一个点则舍弃第二个点；将第三点和前面保留的点中最大的点进行比较，如果第三个点大于前面保留的点中最大的点则保留第三个点，如果小于则舍弃第三个点；依次类推，得到一个依次递增障碍点的序列；
第四步：将障碍点文件导出为TXT文本，包括障碍点的经度，纬度，高度，相对高度以及路程信息；
第五步：用户根据所得到的障碍物资料以及飞机的具体情况，验证航迹是否可行；
第六步：若不可行，重新执行第一步，如可行，则在三维系统依照最终的航迹图添加实际飞行模型进行三维飞行模拟。
所述的第一步中的生成航迹可以通过如下步骤：
首先确定起飞机场的机场信息，包括机场的经度、纬度、高度、跑道长度、磁偏角等信息；并设计航段类型，包括选择飞机的飞行类型和航向；并由以上参数分析出第1段航段的起点位置和直线的方向，通过数学的解析几何我们可以得到该航段的数学方程：y＝kx；
然后确认航段结束方式，航段结束、转弯信息、切入导航台信息，其中航段结束、转弯信息包括转弯开始的地方、转弯的高度、转弯方向和转弯所基于的导航台，切入导航台信息包括所切入的导航台的名称和所在径向线的度数，并由此得到航迹开始转弯的拐点，已经转弯结束点，这里也是通过解析几何到一个圆的方程：(x-a)²+(y-b)²＝r²；
通过计算出2个方程的交集，再根据输入的其他数据：转弯时的高度和转弯方向，我们可以得到最后的唯一解——第1航段的航迹；由于上一个航段的结束点是下一个航段的起始点，我们可以以此类推得到多个连续航段，最后构建出一个完整航迹；
所述的第二步中生成保护带可以通过如下步骤：
确定保护带的起点和终点的宽度E0和E1，按照保护带是等距于航迹，通过E0和E1的值我们可以计算出保护带对应每个航段的数据方程；此时我们由一个线对象——航迹得到一个面对象——保护带；如果是第一段航迹的保护带，保护带在起点的位置为一个以E0为底的等腰梯形，梯形的高为D，可以通过如下公式计算：D＝(E1-E0)/0.125。
本发明的有益效果如下：
由于采用了障碍点自动生成的方式，无需再浪费大量的纸质地图，无须人工对每一个障碍点进行测量，节约了大量的人力物力；同时技术上，获取的障碍点坐标比较精确。
附图说明
图1为利用三维地形图进行航迹分析的流程图；
图2为最初生成的航迹示意图；
图3为在航迹周围生成的保护带的示意图；
图4为在保护带内确认障碍点的示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对发明的具体实施方式做进一步的说明。
例如飞机从嘎洒机场出发，现通过本发明所述的方法对航迹做具体分析。
第一步：生成航迹
确定该机场的跑道号：16，机场的经度100.45297，机场纬度：21.59065以及机场海拔1806英尺；确定飞机的飞行类型为直飞，航向为161度，从前面这些参数可分析出第1段航段的起点位置和直线的方向，通过数学的解析几何我们可以得到该航段的数学方程：y＝kx；
确定航段结束方式为切入导航台轨迹，切入的导航台编号为JHG，航段在DME导航台开始转弯，转弯时的高度为3000英尺，转弯方向为向左。根据这些参数可以得到航迹开始转弯的拐点，已经转弯结束点，这里也是通过解析几何到一个圆的方程：(x-a)²+(y-b)2＝r²；
通过计算出2个方程的交集，再根据输入的其他数据：转弯时的高度为3000英尺，转弯方向为向左，我们可以得到最后的唯一解——第一航段的航迹，并在三维场景显示，参见附图2。
由于上一个航段的结束点是下一个航段的起始点，我们可以以此类推得到多个连续航段，最后构建出一个完整航迹。
第二步：生成保护带
确定保护带的宽度E0＝180，E1＝1800，生成以航迹为中轴线的两边的一个定长范围内的区域的保护带，参见附图3。
第三步：生成障碍点
确定沿着航线方向分割的步长M为10米，垂直航线方向分割的步长N也为10米，生成障碍点，参见附图4。
第四步：将障碍点文件导出为TXT文本，包括障碍点的经度，纬度，高度(米)，相对高度(英尺)以及路程信息。
第五步：客户根据所得到的障碍物资料以及飞机的具体情况，验证航迹是否可行
第六步：若不可行，重新执行步骤1，如可行，则在三维系统依照最终的航迹图添加实际飞行模型进行三维飞行模拟。
第七步：在三维场景中进行飞机航迹模拟，并可从不同角度(左上角，左下角，位于机舱内等)观察飞机飞行过程中周边的三维环境变化。