【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器航路规划，具体为基于大数据分析的飞行器航路规划系统及方法。
技术介绍
1、飞行器航路规划技术是指根据飞行器的起点、终点以及飞行过程中的各种约束条件(如地形、气象、禁飞区等)，为飞行器规划出一条最优或次优的飞行路径的技术。这条路径需要满足安全性、经济性、可行性等多个方面的要求。航路规划是飞行器任务规划的重要组成部分，对于提高飞行效率、降低飞行成本、确保飞行安全具有重要意义。
2、传统的飞行器航路规划方法主要依赖于人工经验和简单的算法模型，这些方法通常包括人工收集信息、手动规划、评估与调整的步骤，然而，传统的航路规划方法通常为人工收集信息和手动规划的过程耗时费力，难以适应快速变化的飞行环境，由于依赖人工经验和简单算法，规划出的路径可能不是最优的，甚至存在安全隐患，无法实时根据飞行过程中的变化(如气象突变、禁飞区变化等)进行动态调整。
3、综上，需要提出基于大数据分析的飞行器航路规划系统及方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于大数据分析的飞行器航路规划系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、基于大数据分析的飞行器航路规划系统，包括数据采集预处理模块、环境建模模块、航路规划模块、动态避障模块、性能评估模块、协同规划模块、交互模块和隐私模块；
4、所述数据采集预处理模块用于数据采集和数据清洗整合；
5、所述环境建
6、所述航路规划模块用于初始航路生成和航路优化；
7、所述动态避障模块用于实时避障和在线重规划；
8、所述性能评估模块用于飞行器性能模拟和性能指标分析；
9、所述协同规划模块用于协同航路规划和冲突检测解决；
10、所述交互模块用于航路规划可视化和用户交互；
11、所述隐私模块用于数据加密和隐私保护。
12、优选地，所述数据采集预处理模块还包括数据采集单元和数据清洗整合单元；
13、所述数据采集单元通过gps、雷达、气象站多种传感器实时采集飞行器的位置、速度、高度、气象条件数据，利用物联网(i ot)技术，用于将各类传感器接入系统，通过mqtt协议将数据实时传输至数据中心；
14、所述数据清洗整合单元对采集到的原始数据进行清洗，去除噪声和异常值，并整合来自不同来源的数据，形成统一格式的数据集，采用python的pandas库进行数据清洗，利用hadoop或spark大数据处理框架用于数据整合。
15、优选地，所述环境建模模块还包括环境建模单元和气象预测单元；
16、所述环境建模单元根据历史数据和实时数据，建立飞行环境的三维模型，包括地形、气象、禁飞区信息，采用g i s(地理信息系统)技术，结合dsmax三维建模软件用于环境建模；
17、所述气象预测单元利用历史气象数据和机器学习算法预测未来一段时间内的气象条件，用于为航路规划提供气象参考，通过lstm(长短期记忆网络)时间序列预测模型，结合历史气象数据进行气象预测。
18、优选地，所述航路规划模块还包括初始航路生成单元和航路优化单元；
19、所述初始航路生成单元根据飞行器的起点、终点和环境模型，用于生成多条可行的初始航路，采用di jkstra算法或a*算法在环境模型中寻找最短路径；
20、所述航路优化单元对初始航路进行优化，考虑气象条件、飞行器性能因素，用于选择最优航路，利用遗传算法或粒子群优化算法对航路进行迭代优化，以最小化飞行时间、燃料消耗为目标。
21、优选地，所述动态避障模块还包括实时避障单元和在线重规划单元；
22、所述实时避障单元用于在飞行过程中实时监测飞行器周围的障碍物，并计算避障路径，采用基于激光雷达或视觉传感器的slam(即时定位地图构建)技术，结合动态窗口法(dwa)进行实时避障；
23、所述在线重规划单元用于在遇到气象突变、禁飞区变化时对航路进行在线重规划，利用滚动时域优化(rhc)方法，结合环境模型和实时数据，对航路进行快速重规划。
24、优选地，所述性能评估模块还包括飞行器性能模拟单元和性能指标分析单元；
25、所述飞行器性能模拟单元通过模拟飞行过程，用于评估飞行器在不同航路上的性能表现，采用基于物理的飞行模拟器，结合飞行器的动力学模型进行模拟飞行；
26、所述性能指标分析单元用于对模拟飞行结果进行分析，提取飞行时间、燃料消耗、安全性关键性能指标，利用python的pandas和matp l ot l ib库对模拟数据进行可视化分析，提取关键性能指标。
27、优选地，所述协同规划模块还包括协同航路规划单元和冲突检测解决单元；
28、所述协同航路规划单元用于为多架飞行器规划协同航路，避免相互之间的碰撞和干扰，采用分布式多智能体系统(mas)理论，结合一致性算法进行协同航路规划；
29、所述冲突检测解决单元用于在飞行过程中实时监测多架飞行器之间的潜在冲突，并采取措施解决冲突，利用图论和冲突检测算法，结合实时通信技术，对飞行器之间的冲突进行检测和解决。
30、优选地，所述交互模块还包括航路规划可视化单元和用户交互单元；
31、所述航路规划可视化单元用于提供直观的航路规划可视化界面，方便用户查看和修改航路，采用webgl或threejs三维图形库，结合vuejs前端框架构建可视化界面；
32、所述用户交互单元允许用户通过界面系统进行交互，包括设置起点、终点、调整航路参数，采用restfu l api或websocket协议，用于实现前后端的数据交互。
33、优选地，所述隐私模块还包括数据加密单元和隐私保护单元；
34、所述数据加密单元用于对传输和存储的数据进行加密，确保数据的安全性，采用aes(高级加密标准)加密算法对敏感数据进行加密；
35、所述隐私保护单元用于在处理和分析数据时采取措施保护用户的隐私信息，采用差分隐私(different ia l pr ivacy)技术对数据进行匿名化处理，防止隐私泄露。
36、基于上述系统，本专利技术还提出一种基于大数据分析的飞行器航路规划方法，包括以下步骤：
37、s1.实时收集飞行器的位置、速度、高度以及气象条件多源数据，利用物联网技术将各类传感器数据通过mqtt协议传输至数据中心，对收集到的原始数据进行清洗，去除噪声和异常值，并整合形成统一格式的数据集，为后续分析提供基础；
38、s2.结合历史数据和实时数据，构建飞行环境的三维模型，包括地形、气象、禁飞区信息，采用g i s技术和三维建模软件实现环境可视化，利用机器学习算法结合历史气象数据预测未来一段时间内的气象条件，为航路规划提供气象参考；
39、s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于，包括数据采集预处理模块、环境建模模块、航路规划模块、动态避障模块、性能评估模块、协同规划模块、交互模块和隐私模块；
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
10.基于大数据分析的飞行器航路规划方法，根据权利要求1-9所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于，包括以下步骤
...【技术特征摘要】
1.基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于，包括数据采集预处理模块、环境建模模块、航路规划模块、动态避障模块、性能评估模块、协同规划模块、交互模块和隐私模块；
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于大数据分析的飞行器航路规划系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙东平，冯林平，潘爽，范作娥，梁冰洪，翟景淳，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军潜艇学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。