多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法及系统，构建有栅格化的机场周边数字地形模型，模型融合了机场周边多源障碍物数据及起飞跑道数据，通过模拟飞行划设一发失效保护区并在模型中进行分割，然后利用焦点统计算法进行栅格化像元统计并筛选所有焦点存储为第一筛选障碍物数据库，将第一筛选障碍物数据库的各个障碍物对应投射到标称航迹上，构建以起飞跑道末端为原点的直角坐标系进行各个障碍物进一步筛选判断处理，筛选得到关键障碍物数据并输出。本发明专利技术能够实现自动化筛选障碍物，用于运输类飞机起飞一发失效性能障碍物筛选分析计算，具有筛选效果佳、筛选质量高、实用性强等优点，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法及系统


[0001]本专利技术涉及航空器起飞性能分析领域(具体涉及运输类飞机起飞性能分析领域，用于为运输类飞机起飞重量计算而精确筛选关键障碍物)，尤其涉及一种多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法及系统。

技术介绍

[0002]航空器(比如运输类飞机)的起飞阶段是飞行的重要阶段，对运输类飞机的安全飞行影响重大。起飞重量是起飞阶段的重要性能参数，直接影响运输类飞机的飞行效益。计算运输类飞机起飞重量需要考虑的重要因素之一是飞机起飞一发失效需要考虑的障碍物。机场周边障碍物来源广泛，主要来自机场周边地形、机场公布的障碍物A型图、机场细则中公布的障碍物以及机场发布的航行通告。其中，机场周边地形是连续数据，其他孤立的障碍物点是离散数据。障碍物数据类型不同，增加了机场周边障碍物信息分析的难度。
[0003]在一定范围内的障碍物才会被认为可能影响运输类飞机的一发失效起飞重量，这个范围即运输类飞机起飞一发失效保护区。在保护区内，利用数字地形模型，筛选出需要分析的障碍物。由于障碍物来源是数字地形模型，因此在该区域内能筛选出数量庞大的障碍物，这个过程需要进行大量的绘图与计算，工作量非常大、过程复杂(而且机场的离场飞行程序变化多样，机场的地形复杂，飞行影响因素众多)、耗时长；目前需要人工查找障碍物的位置和高度，占据了飞行性能分析设计人员的大部分工作量(即通过计算机计算，计算机在计算机场起飞性能时的工作量也极大)，该项工作负担重，时间周期长，故此现有技术占用较多的人工工作量，在进行大量的机场分析时力不从心。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决
技术介绍
所提出的技术问题，提供一种多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法及系统，构建有栅格化的机场周边数字地形模型，模型融合了机场周边多源障碍物数据及起飞跑道数据，通过模拟飞行划设一发失效保护区并在模型中进行分割，然后利用焦点统计算法进行栅格化像元统计并筛选所有焦点存储为第一筛选障碍物数据库，将第一筛选障碍物数据库的各个障碍物对应投射到标称航迹上，构建以起飞跑道末端为原点的直角坐标系进行各个障碍物进一步筛选判断处理，筛选得到关键障碍物数据并输出。本专利技术能够实现自动化筛选障碍物，用于运输类飞机起飞一发失效性能障碍物筛选分析计算，减少人工工作量，提高工作效率。
[0005]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0006]一种多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法，其方法包括：
[0007]S1、收集机场周边障碍物数据、起飞跑道数据基于数字高程模型融合构建得到栅格化的机场周边数字地形模型，机场周边障碍物数据来源于包括机场周边地形、障碍物A型图、机场发布航行通告在内的多源数据融合；让航空器在机场周边数字地形模型的起飞跑道按标称航迹划设出航空器的一发失效保护区：
[0008]S2、在机场周边数字地形模型中分割出一发失效保护区，一发失效保护区在机场周边数字地形模型中所对应的区域为分割后一发失效保护区；筛选位于分割后一发失效保护区内的障碍物数据，利用焦点统计算法对分割后一发失效保护区内的障碍物数据进行栅格化像元统计处理，筛选得到邻域内高程最大值的障碍物位置及数据，邻域内高程最大值的障碍物位置及数据为第一筛选障碍物数据库；
[0009]S3、将第一筛选障碍物数据库的各个障碍物对应投射到标称航迹上，构建以起飞跑道末端为原点的直角坐标系，直角坐标系的横坐标为障碍物投影点的位置与原点的距离，纵坐标为障碍物的高度，将第一筛选障碍物数据库的各个障碍物对应投射到直角坐标系上；
[0010]S4、对直角坐标系上各个障碍物依次进行如下筛选处理：
[0011]S41、按照标称航迹的方向，对直角坐标系按两个障碍物一组进行比较，若后一个障碍物的高度低于前一个障碍物的高度，则剔除后一个障碍物、保留前一个障碍物，否则前后障碍物暂时保留；
[0012]S42、按照标称航迹的方向，对直角坐标系保留的障碍物按三个一组进行高差梯度比较，计算同一组中第一、第二障碍物的高差梯度a％以及第二、第三障碍物的高差梯度b％，若a％＜b％，则剔除同一组中的第二障碍物；
[0013]S43、设定高差梯度阈值；按照标称航迹的方向，对直角坐标系保留的障碍物按两个一组计算相邻两个障碍物的高差梯度c％，若高差梯度c％小于高差梯度阈值，则剔除同一组的后一个障碍物；
[0014]最后直角坐标系保留的障碍物为筛选后的关键障碍物数据并输出，在一发失效保护区中标注显示。
[0015]本专利技术进一步优选的技术方案是：步骤S41中按照分轮比较筛选处理，第一轮比较筛选处理对直角坐标系所有障碍物依次处理，第二轮比较筛选处理对直角坐标系保留后的所有障碍物依次处理，依次类推，直到该轮比较筛选处理无剔除障碍物为止。
[0016]本专利技术更进一步优选的技术方案是：步骤S42中按照分轮比较筛选处理，第一轮比较筛选处理对直角坐标系所有障碍物依次处理，第二轮比较筛选处理对直角坐标系保留后的所有障碍物依次处理，依次类推，直到该轮比较筛选处理无剔除障碍物为止。
[0017]优选地，对分割后一发失效保护区内的障碍物数据进行栅格图形邻域分析，利用焦点统计算法进行焦点统计、提取分析分割后一发失效保护区内的障碍物数据范围中邻域栅格的最大值，计算后提取焦点的高程值和坐标将其赋值给焦点，继续栅格重分类并筛选所有焦点。
[0018]优选地，在步骤S2中，焦点统计算法在执行过程中访问分割后一发失效保护区内的障碍物数据中每个像元，根据识别出的邻域范围计算出指定的统计数据，将统计数据的像元定义为待处理像元，待处理像元的值以及所识别出邻域中的所有像元值都包含在邻域统计数据的计算中，各邻域可以重叠；统计计算出邻域中的像元高程属性的最大值，并筛选得到邻域内高程最大值的障碍物位置及数据。
[0019]优选地，在步骤S1中，航空器在机场周边数字地形模型中执行RNP离场飞行程序一发失效模拟飞行得到标称航迹，按照如下方法并划设出航空器的一发失效保护区：
[0020]在机场周边数字地形模型的起飞跑道末端，以标称航迹为中心构建保护区，从起
飞跑道末端开始，保护区的半宽从90米开始以12.5％的扩张率扩张至半宽900米，然后保持半宽900米至RNP离场飞行程序起飞航迹的终点，得到一发失效保护区；
[0021]若以传统导航方式飞行，若飞行航迹有转弯，在转弯时从转弯开始点两侧半宽900米开始以12.5％的扩张率扩展，直至传统离场飞行程序取得航迹引导的一点，然后以25％的收缩率恢复至正常900米半宽，得到一发失效保护区。
[0022]优选地，所述机场周边障碍物数据的机场周边地形为栅格地形数据，机场周边障碍物数据还包括航行资料汇编中的障碍物数据，其中障碍物A型图的障碍物数据、航行资料汇编中的障碍物数据、机场发布航行通告的障碍物数据均为离散的障碍物数据；所有机场周边障碍物数据均对应融合至机场周边数字地形模型中。
[0023]一种多源数据融合航空器起本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法，其特征在于：其方法包括：S1、收集机场周边障碍物数据、起飞跑道数据基于数字高程模型融合构建得到栅格化的机场周边数字地形模型，机场周边障碍物数据来源于包括机场周边地形、障碍物A型图、机场发布航行通告在内的多源数据融合；让航空器在机场周边数字地形模型的起飞跑道按标称航迹划设出航空器的一发失效保护区：S2、在机场周边数字地形模型中分割出一发失效保护区，一发失效保护区在机场周边数字地形模型中所对应的区域为分割后一发失效保护区；筛选位于分割后一发失效保护区内的障碍物数据，利用焦点统计算法对分割后一发失效保护区内的障碍物数据进行栅格化像元统计处理，筛选得到邻域内高程最大值的障碍物位置及数据，邻域内高程最大值的障碍物位置及数据为第一筛选障碍物数据库；S3、将第一筛选障碍物数据库的各个障碍物对应投射到标称航迹上，构建以起飞跑道术端为原点的直角坐标系，直角坐标系的横坐标为障碍物投影点的位置与原点的距离，纵坐标为障碍物的高度，将第一筛选障碍物数据库的各个障碍物对应投射到直角坐标系上；S4、对直角坐标系上各个障碍物依次进行如下筛选处理：S41、按照标称航迹的方向，对直角坐标系按两个障碍物一组进行比较，若后一个障碍物的高度低于前一个障碍物的高度，则剔除后一个障碍物、保留前一个障碍物，否则前后障碍物暂时保留；S42、按照标称航迹的方向，对直角坐标系保留的障碍物按三个一组进行高差梯度比较，计算同一组中第一、第二障碍物的高差梯度a％以及第二、第三障碍物的高差梯度b％，若a％＜b％，则剔除同一组中的第二障碍物；S43、设定高差梯度阈值；按照标称航迹的方向，对直角坐标系保留的障碍物按两个一组计算相邻两个障碍物的高差梯度c％，若高差梯度c％小于高差梯度阈值，则剔除同一组的后一个障碍物；最后直角坐标系保留的障碍物为筛选后的关键障碍物数据并输出，在一发失效保护区中标注显示。2.按照权利要求1所述的多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法，其特征在于：步骤S41中按照分轮比较筛选处理，第一轮比较筛选处理对直角坐标系所行障碍物依次处理，第二轮比较筛选处理对直角坐标系保留后的所有障碍物依次处理，依次类推，直到该轮比较筛选处理无剔除障碍物为止。3.按照权利要求1或2所述的多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法，其特征在于：步骤S42中按照分轮比较筛选处理，第一轮比较筛选处理对直角坐标系所有障碍物依次处理，第二轮比较筛选处理对直角坐标系保留后的所有障碍物依次处理，依次类推，直到该轮比较筛选处理无剔除障碍物为止。4.按照权利要求1所述的多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法，其特征在于：对分割后一发失效保护区内的障碍物数据进行栅格图形邻域分析，利用焦点统计算法进行焦点统计、提取分析分割后一发失效保护区内的障碍物数据范围中邻域栅格的最大值，计算后提取焦点的高程值和坐标将其赋值给焦点，继续栅格重分类并筛选所有焦点。5.按照权利要求1所述的多源数据融合航空器起飞一发失效障碍物筛选方法，其特征在于：在步骤S2中，焦点统计算法在执行过程中访问分割后一发失效保护区内的障碍物数
据中每个像元，根据以别出的邻域范围计算出指定的统计数据，将统计数据的像元定义为待处理像元，待处理像元的值以及所识别出邻域中的所行像元值都包含在邻域统计数据的计算中，各邻域可以重叠；统计计算出邻域中的像元高程属性的最大值，并筛选得到邻域内高程最大值的障碍物位置及数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小磊，
申请(专利权)人：航科院中宇北京新技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：