一种航路规划方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种航路规划方法、装置、存储介质及设备，根据输入的航路规划请求中的航空资源信息数据建立飞行成本计算参数模型，所述成本计算参数模型包括燃油流量拟合模型、航空污染物排放模型、高空风矢量拟合模型、高空温度拟合模型和单位时间成本拟合模型；根据所述航空资源信息数据中的可用航段信息和所述飞行成本计算参数模型对预建的包含时间成本、燃油成本和航空污染物排放成本的飞行成本目标函数进行多目标优化计算，获取最优飞行成本；根据最优飞行成本结果的航路规划结果进行完整规划，计算航路详细信息。能够综合污染排放，提供一种多目标优化决策的航路规划方法。提供一种多目标优化决策的航路规划方法。提供一种多目标优化决策的航路规划方法。

【技术实现步骤摘要】
一种航路规划方法、装置、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及航空
，尤其涉及一种航路规划方法、装置、存储介质及设备。

技术介绍

[0002]航空运输业的航路规划水平对行业安全管理水平和经济效益具有重要影响。近两年来，民航遭遇重大打击，全航空产业营收呈现巨额亏损状态。要想提升航空公司的经营现状，必须对飞行成本进行控制和优化。
[0003]传统的飞行成本主要包括了燃油成本和时间成本，其中，燃油成本由航空燃油价格和飞行所消耗的燃油量决定；时间成本是综合化的量值，包括人工管理、飞机的折旧和维修等与飞行时间相关的费用。但是航空燃油的消耗会产生大量航空污染物的排放，主要包括了大量的二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、未燃烧的碳氢化合物（UHC）、碳氧化合物（NO
x
）与颗粒污染物（PM）。而且由于航空污染物是直接排放于对流层和平流层之中，对环境的破坏更加明显，因此在航路规划中不能仅考虑时间成本和燃油成本，还需要综合飞机产生的污染物计算污染物排放成本，减少污染排放。但是，目前的航路优化系统尚缺乏综合污染排放的多目标优化决策的航路规划方案。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种航路规划方法、装置、存储介质及设备，能够综合污染排放，提供一种多目标优化决策的航路规划方法。
[0005]本专利技术实施例提供一种航路规划方法，所述方法包括：根据输入的航路规划请求中的航空资源信息数据建立飞行成本计算参数模型，所述成本计算参数模型包括燃油流量拟合模型、航空污染物排放模型、高空风矢量拟合模型、高空温度拟合模型和单位时间成本拟合模型；根据所述航空资源信息数据中的可用航段信息和所述飞行成本计算参数模型对预建的包含时间成本、燃油成本和航空污染物排放成本的飞行成本目标函数进行多目标优化计算，获取最优飞行成本；根据最优飞行成本结果的航路规划结果进行完整规划，计算航路详细信息。
[0006]优选地，所述飞行成本目标函数的多目标优化计算过程具体包括：步骤一，分别规划飞行成本的最优子成本条件下的最短时间航路、最小油耗航路和最小航空污染物排放航路；步骤二，根据所述飞行成本参数计算模型和所述飞行成本目标函数计算最优子成本条件下航路对应的最优燃油飞行成本、最优时间飞行成本和最优航空污染物排放飞行成本；步骤三，确定最优子成本条件下的三种航路中的最小飞行成本；步骤四，初始化参数并设置最大迭代次数；步骤五，将所述最小飞行成本设置为蚁群算法的初始解参与寻优；
步骤六，记录当前迭代计算的最优飞行成本；步骤七，判断当前迭代是否达到所述最大迭代次数；若是，输出当前记录的飞行成本作为所述最优飞行成本；若否，迭代次数+1，执行步骤八；步骤八，采用蚁群算法对所述飞行成本目标函数进行迭代计算，得到当前迭代航路规划结果，计算当前迭代的航路规划的飞行成本；步骤九，判断当前迭代计算飞行成本是否为当前最优值；若是，返回步骤六；若否，返回步骤七。
[0007]优选地，所述飞行成本目标函数为；其中，C为飞行成本，时间成本，燃油成本，航空污染物排放成本，P
T
为单位时间成本，P
F
为燃油价格，P
P
为航空污染物排放价格，EMI为航空污染物排放量，D为大圆距离，地速矢量为真空速矢量和高空风矢量的矢量和，FF为飞机的燃油流量。
[0008]作为一种优选方案，所述航空资源信息数据包括飞机性能、高空风温、导航信息、情报信息和机组信息。
[0009]优选地，所述可用航段信息具体为所述航路规划请求中导航信息和情报信息提取出可用航段组成；所述可用航段信息包括航段ID、航段名称、航段类型、起点ID、起点名称、起点经度、起点纬度、终点ID、终点名称、航段距离、航段航向、航段最低安全高度、航段最高安全高度、航空污染物排放价格、生效时间和失效时间。
[0010]优选地，所述多目标优化计算过程中的第i次迭代的航路规划的飞行成本C
i
=CT
i
+CF
i
+CP
i
；其中，第i次迭代的航路规划的时间成本，第i次迭代的航路规划的燃油成本，第i次迭代的航路规划的航空污染物排放成本，N为第i次迭代中总航段数，n为航段序号，K为航空污染物所有种类，k为航空污染物种类号，（P
T
）
n
为在序号n的航段上的单位时间成本，（P
F
）
n
为在序号n的航段上的燃油价格，[（P
P
）
n
]k
为在序号n的航段上航空污染物种类号为k的航空污染物排放价格，（EMI
n
）
k
为在序号n的航段上航空污染物种类号为k的航空污染物排放量，D
n
为序号n的航段的大圆距离，为在序号n的航段上的飞机的真空速矢量，为在序号n的航段上的高空风矢量，FF
n
为在序号n的航段上飞
机的燃油流量。
[0011]优选地，所述航路详细信息包括高度层序号、航段飞行高度、航段飞行时间、航路点名称、航路点经度、航路点纬度、航路名称、真空速、马赫数、飞行阶段、高空风向风速、高空温度、航向、地速、最低安全高度、至当前导航点的剩余油量、至当前导航点的飞行成本、至当前导航点的时间成本、至当前导航点的燃油成本和至当前导航点的航空污染物排放成本。
[0012]本专利技术实施例还提供一种航路规划装置，所述装置包括：模型计算模块，用于根据输入的航路规划请求中的航空资源信息数据建立飞行成本计算参数模型，所述成本计算参数模型包括燃油流量拟合模型、航空污染物排放模型、高空风矢量拟合模型、高空温度拟合模型和单位时间成本拟合模型；优化计算模块，用于根据所述航空资源信息数据中的可用航段信息和所述飞行成本计算参数模型对预建的包含时间成本、燃油成本和航空污染物排放成本的飞行成本目标函数进行多目标优化计算，获取最优飞行成本；航路规划模块，用于根据最优飞行成本结果的航路规划结果进行完整规划，计算航路详细信息。
[0013]优选地，所述优化计算模块具体用于执行：步骤一，分别规划飞行成本的最优子成本条件下的最短时间航路、最小油耗航路和最小航空污染物排放航路；步骤二，根据所述飞行成本参数计算模型和所述飞行成本目标函数计算最优子成本条件下航路对应的最优燃油飞行成本、最优时间飞行成本和最优航空污染物排放飞行成本；步骤三，确定最优子成本条件下的三种航路中的最小飞行成本；步骤四，初始化参数并设置最大迭代次数；步骤五，将所述最小飞行成本设置为蚁群算法的初始解参与寻优；步骤六，记录当前迭代计算的最优飞行成本；步骤七，判断当前迭代是否达到所述最大迭代次数；若是，输出当前记录的飞行成本作为所述最优飞行成本；若否，迭代次数+1，执行步骤八；步骤八，采用蚁群算法对所述飞行成本目标函数进行迭代计算，得到当前迭代航路规划结果，计算当前迭代的航路规划的飞行成本；步骤九，判断当前迭代计算飞行成本是否为当前最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航路规划方法，其特征在于，所述方法包括：根据输入的航路规划请求中的航空资源信息数据建立飞行成本计算参数模型，所述成本计算参数模型包括燃油流量拟合模型、航空污染物排放模型、高空风矢量拟合模型、高空温度拟合模型和单位时间成本拟合模型；根据所述航空资源信息数据中的可用航段信息和所述飞行成本计算参数模型对预建的包含时间成本、燃油成本和航空污染物排放成本的飞行成本目标函数进行多目标优化计算，获取最优飞行成本；根据最优飞行成本结果的航路规划结果进行完整规划，计算航路详细信息。2.如权利要求1所述的航路规划方法，其特征在于，所述飞行成本目标函数的多目标优化计算过程具体包括：步骤一，分别规划飞行成本的最优子成本条件下的最短时间航路、最小油耗航路和最小航空污染物排放航路；步骤二，根据所述飞行成本参数计算模型和所述飞行成本目标函数计算最优子成本条件下航路对应的最优燃油飞行成本、最优时间飞行成本和最优航空污染物排放飞行成本；步骤三，确定最优子成本条件下的三种航路中的最小飞行成本；步骤四，初始化参数并设置最大迭代次数；步骤五，将所述最小飞行成本设置为蚁群算法的初始解参与寻优；步骤六，记录当前迭代计算的最优飞行成本；步骤七，判断当前迭代是否达到所述最大迭代次数；若是，输出当前记录的飞行成本作为所述最优飞行成本；若否，迭代次数+1，执行步骤八；步骤八，采用蚁群算法对所述飞行成本目标函数进行迭代计算，得到当前迭代航路规划结果，计算当前迭代的航路规划的飞行成本；步骤九，判断当前迭代计算飞行成本是否为当前最优值；若是，返回步骤六；若否，返回步骤七。3.如权利要求1所述的航路规划方法，其特征在于，所述飞行成本目标函数为；其中，C为飞行成本，时间成本，燃油成本，航空污染物排放成本，P
T
为单位时间成本，P
F
为燃油价格，P
P
为航空污染物排放价格，EMI为航空污染物排放量，D为大圆距离，地速矢量为真空速矢量和高空风矢量的矢量和，FF为飞机的燃油流量。4.如权利要求1所述的航路规划方法，其特征在于，所述航空资源信息数据包括飞机性能、高空风温、导航信息、情报信息和机组信息。5.如权利要求1所述的航路规划方法，其特征在于，所述可用航段信息具体为所述航路规划请求中导航信息和情报信息提取出可用航段组成；所述可用航段信息包括航段ID、航段名称、航段类型、起点ID、起点名称、起点经度、起
点纬度、终点ID、终点名称、航段距离、航段航向、航段最低安全高度、航段最高安全高度、航空污染物排放价格、生效时间和失效时间。6.如权利要求2所述的航路规划方法，其特征在于，所述多目标优化计算过程中的第i次迭代的航路规划的飞行成本C

【专利技术属性】
技术研发人员：车振，赵晓萌，周俊杰，林珠，方少亮，马志平，罗亮，
申请(专利权)人：广东省科技基础条件平台中心，
类型：发明
国别省市：