[发明专利]基于风场分布的空中交通航路设计方法

权利要求书

1.一种基于风场分布的空中交通航路设计方法，其特征在于，包括：

获取并统计风场属性数据，根据所述风场属性数据，建立起点至终点之间各航路段的风场时空特性模型；

根据所述各航路段的风场时空特性模型，建立飞行器空气动力学模型；

根据所述飞行器空气动力学模型，计算得到所述起点至终点之间各航路段的油耗模型；

根据所述各航路段上飞行器的数量，以及所述各航路段的油耗模型，计算得到各航路段的油耗评价函数；

根据所述各航路段的油耗评价函数，计算得到各航路段的油耗代价；

基于所述各航路段的油耗代价，确定从起点至终点的油耗代价最小的航路路线；

所述获取并统计风场属性数据，根据所述风场属性数据，建立起点至终点之间各航路段的风场时空特性模型，包括：所述风场属性数据包括：南北风场观测数据；根据预设划分条件，对所述南北风场观测数据进行分类，得到分类后的南北风场观测数据；对所述分类后的南北风场观测数据分别进行数值模拟，得到每个类别的所述起点至终点之间各航路段的风场分布参数；根据所述风场分布参数，建立所述风场时空特性模型；

所述根据所述各航路段上飞行器的数量，以及所述各航路段的油耗模型，计算得到各航路段的油耗评价函数，包括：根据所述各航路段上飞行器的数量，将所述各航路段上的每个飞行器的油耗模型相加，计算得到所述各航路段的油耗评价函数；所述根据所述各航路段的油耗评价函数，计算得到各航路段的油耗代价，包括：

式中，i，j为相邻分级间任意两个航路点，G_i,j为相邻分级间任意航路段的油耗代价；d_ij为相邻分级间任意航路段的距离；P_ij为相邻分级间任意航路段的油耗评价函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取并统计风场属性数据，根据所述风场属性数据，建立起点至终点之间各航路段的风场时空特性模型之前，还包括：

获取航路的起点、终点，对所述起点、终点之间的航路点进行分级处理，得到各级航路点；

对所述各级航路点进行离散化处理，确定每个分级内的至少一个航路点；

所述各航路段为每个相邻分级间任意两个航路点之间的路线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各航路段的风场时空特性模型，建立飞行器空气动力学模型，包括：

基于所述各航路段的风场时空特性模型中的风场分布参数，以及飞行器的质量、飞行器在飞行过程的推力和阻力系数、垂向负载因子以及倾斜角，建立所述飞行器空气动力学模型，其中所述飞行器空气动力学模型包括：飞行器在飞行过程中的速度、航向角、飞行路径角、水平位置、高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述飞行器空气动力学模型，计算得到所述起点至终点之间各航路段的油耗模型，包括：

根据所述飞行器空气动力学模型中的飞行器在飞行过程中的速度、航向角、飞行路径角、水平位置、高度，以及垂向负载因子以及倾斜角、航路段的起始时间和终止时间，计算得到所述各航路段的油耗模型。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述各航路段的油耗代价，确定从起点至终点的油耗代价最小的航路路线，包括：

基于所述各航路段的油耗代价，采用迪杰斯特拉Dijkstra算法，确定从起点至终点的油耗代价最小的航路路线。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设划分条件至少为以下一种：季节、气候。