多屏三维航迹及噪声等值线实时显示方法技术

本发明专利技术公开了一种多屏三维航迹及噪声等值线实时显示方法，包括：第一步，串联航迹三维数据线及计算飞机飞行速度。并使用skyline软件实时显示。第二步，根据航迹数据以及NPD噪声计算模型计算实时噪声网格数据、噪声监测点噪声值。第三步，等值线追踪，等值线平滑，等值线颜色填充。第四步，等值线在skyline上实时加载以及多监测点多屏分配展示。由于各个PC机端加载计算该噪声监测点区域内的实时噪声等值线，计算方式具有高度的并行性，因此算法效率较高。本发明专利技术从算法效率、绘制实时性和绘制精度的角度考虑，结合服务器与PC机系统的软硬件实现快速高效的多屏三维航迹及噪声等值线实时展示系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于民航技术与并行计算领域，特别是涉及一种多屏三维航迹及噪声等值 线实时显示方法。
技术介绍
随着民航业的迅猛发展以及人们环保意识的逐步增强，机场噪声问题日益突出， 如何有效的展示机场噪声对机场周边居民的影响是一个非常重要的研究课题。为此，我国 环境保护部规定：在新建、改建以及扩建机场时，需要对机场周围进行噪声环境影响评估， 未来噪声影响范围预测。而机场多屏三为航迹及噪声等值线实时展示是一种重要的机场噪 声环境影响直观的评估工具，能够为机场周围用地规划及机场噪声评估提供依据。因此，快 速而精确的实时绘制机场噪声等值线对机场噪声控制及治理工作有重要的意义。 机场噪声等值线图（noiseisolinemap)是描述、分析、评价机场周围及航道下所 经过区域环境噪声影响的主要资料，是确定机场选址及其周围土地合理规划的科学依据。 我国的环保部门已明文规定：对新建机场，在申报机场建设项目时，必须对机场周围地区做 出噪声预估和环境影响评价；对原有的机场也应定期报告噪声的等值线图，以便对机场周 围的土地利用做出规划。因此，绘制机场噪声等值线图，是机场噪声控制工作的重要环节。 等值线的绘制，传统的做法都是由手工计算和绘制，人们使用等值线图已经经历 了几百年的历史，随着计算机技术和图形学技术的发展，等值线的自动绘制方法逐渐增多， 并且不断地被不同领域的研究者进行算法改进和方法的完善。常规的等值线绘制通常采用 的网格法，其绘制的步骤一般为：离散数据网格化，等值点的计算，等值线的追踪，光滑和标 注等值线。等值线的自动绘制方法中常用的有两种方法：三角网格法和矩形网格法。1997 年张梅华、梁文康提出了一个三角形上曲面插值算法、2003年周杰等提出一种方法能够适 应包括多岛、多连通域等复杂情况，并可以生产贴体的三角网、2009年汤子东等提出了一种 基于三角网的等值线的自动填充算、2005年孙科峰等提出了一种利用数据关联表生成矩形 网格等值线的算法、2007年陈学工等提出了一种新的等高线追踪算法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种多屏三维航迹及噪声等值线实时显示方 法；该专利利用并行计算的方法计算多屏下噪声监测点区域的实时噪声等值；提高多屏分 配算法的噪声等值线实时显示处理。 本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： -种，包括如下步骤： 步骤一、获取NH)噪声曲线数据并保存至服务器主机Host，根据航迹点与噪声监 测点之间的距离和航班使用的发动机推力，结合Nro噪声曲线数据计算出该监测点下的理 想实时噪声值； 步骤二、对上述理想实时噪声值进行NH)噪声曲线插值处理，得到具体推力下的 噪声曲线； 步骤三、上述Nro噪声曲线插值处理具体为：首先使用欧式距离计算噪声监测点 与航迹点之间的距离山判断d所处的距离范围，使用该范围下的噪声插值公式获取该距离 下的噪声曲线； Ifd<200ft； 其中，d表示计算噪声监测点与航迹点之间的距离，L(d)表示在距离d处的噪声 值； 步骤四、根据飞机的实时推力P以及步骤三的计算，采用推力插值公式获取该推 力下的噪声曲线； 推力插值公式如：⑷ 其中：P表示飞机的实时推力，L(P)表示推理为P时的噪声值； 步骤五、根据步骤三和步骤四过程的计算，获得特定距离下以及特定推力下的噪 声值数据； 步骤六、以航空器下方的感知点为中心点，向四周扩散的一个区域；上述中心点的 噪声值最大，与该中心点距离越远则噪声值越小；航空器噪声影响的区域是一个局部区域， 计算该局部区域的噪声网格数据； 步骤七、根据飞机的移动方向，计算飞机实时的噪声影响范围内的噪声网格数 据； 步骤八、各个PC机端只计算该加载监测点区域的实时噪声网格及等值线追踪、平 滑、颜色填充、实时加载任务。 进一步：所述步骤八具体包括： 步骤101、使用NPD噪声计算模型对网格点及网格边上插值点的计算； 步骤102、使用基于路径栅格的机场噪声等值线追踪算法，绘制出机场噪声等值线 图； 步骤103、经追踪绘制的等值线，最邻近的等值点之间通过直线段来连接，这样特 定的等值线就成为一组直线段的拼接，在拐角的地方会带有很明显的棱角，随后对等值线 进行光滑处理； 步骤104、等值线的填充；所述等值线包括闭合等值线和开放等值线。 本专利技术具有的优点和积极效果是： 通过采用上述技术方案，各个PC机端加载计算该噪声监测点区域内的实时噪声 等值线，计算方式具有高度的并行性，因此算法效率较高。由于充分地利用多个PC机端联 合服务器端的硬件架构，实现并行计算；因此本专利技术从算法效率、绘制实时性和绘制精度的 角度考虑，结合服务器与PC机系统的软硬件实现快速高效的多屏三维航迹及噪声等值线 实时展示系统。【附图说明】： 图1为本专利技术优选实施例的硬件结构图； 图2是本专利技术中NPD插值计算方法图； 图3是本专利技术中NPD噪声曲线插值算法流程图； 图4是本专利技术优选实施例某一个时刻航空器噪声影响范围示意图； 图5是本专利技术优选实施例噪声影响区域随时间的变化示意图。【具体实施方式】 为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图 详细说明如下： 请参阅图1，一种多屏三维航迹及噪声等值线实时显示装置，包括： 航迹处理展示模块，航迹数据是由空管部门使用雷达监测设备获取飞机的实时经 炜度、海拔高度等数据。雷达获取的航迹数据由一系列离散的航迹点组成，离散化程度由雷 达的扫描周期（通常为3~5秒）决定。若将每条航迹的航迹点按时间先后顺序连接，则 形成一条由多个离散航迹点构成的航迹线。飞机进场、离场时，发动机引擎推力大小不一， 飞机的速度随之改变，导致在相同的时间间隔内，雷达获取的航迹数据所表征的实际空间 间隔分布不均匀。 原始雷达数据有很多错误、缺失等脏数据，且包含对噪声影响评估分析无用的属 性。因此，需要对原始雷达数据进行数据筛选，选择重要数据属性和完整正确的航迹信息。 表1给出了一个航班按照时间顺序排序后的一部分航迹数据。 表1 一个航班的航迹数据片段 表2Boeing737-500的LAmax等级下NPD噪声曲线表 Nro噪声计算模块，根据噪声的物理传播规律得出的预测方法，该类方法主要是基 于飞机的噪声性能数据NPD(Noise-Power_Distancecurves)曲线的预测方法，NPD曲线， 即飞机的噪声距离特性曲线，它是在基准环境条件下（速度160海里、风速小于4.lm/s、温 度15°C当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多屏三维航迹及噪声等值线实时显示方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、获取NPD噪声曲线数据并保存至服务器主机Host，根据航迹点与噪声监测点之间的距离和航班使用的发动机推力，结合NPD噪声曲线数据计算出该监测点下的理想实时噪声值；步骤二、对上述理想实时噪声值进行NPD噪声曲线插值处理，得到具体推力下的噪声曲线；步骤三、上述NPD噪声曲线插值处理具体为：首先使用欧式距离计算噪声监测点与航迹点之间的距离d，判断d所处的距离范围，使用该范围下的噪声插值公式获取该距离下的噪声曲线；If d<200ft；L(d)=L(d2)+L(d1)-L(d2)lgd2-lgd1·(lgd2-lgd)---(1)]]>If 200ft<＝d<＝25000ftL(d)=L(di)+L(di+1)-L(di)lgdi+1-lgdi·(lgd-lgdi)---(2)]]>If d>25000ftL(d)=L(dI-1)+L(dI-1)-L(dI)lgd1-lgdI-1·(lgd-lgdI-1)---(3);]]>其中，d表示计算噪声监测点与航迹点之间的距离，L(d)表示在距离d处的噪声值；步骤四、根据飞机的实时推力P以及步骤三的计算，采用推力插值公式获取该推力下的噪声曲线；推力插值公式如：L(P)=L(Pi)+L(Pi+1)-L(Pi)Pi+1-Pi·(P-Pi)---(4)]]>其中：P表示飞机的实时推力，L(P)表示推理为P时的噪声值；步骤五、根据步骤三和步骤四过程的计算，获得特定距离下以及特定推力下的噪声值数据；步骤六、以航空器下方的感知点为中心点，向四周扩散的一个区域；上述中心点的噪声值最大，与该中心点距离越远则噪声值越小；航空器噪声影响的区域是一个局部区域，计算该局部区域的噪声网格数据；步骤七、根据飞机的移动方向，计算飞机实时的噪声影响范围内的噪声网格数据；步骤八、各个PC机端只计算该加载监测点区域的实时噪声网格及等值线追踪、平滑、颜色填充、实时加载任务。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宗磊，耿笑寒，叶子，张晓娜，薛成，谢颖，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12