[发明专利]一种用于航线规划的最优路径生成方法

权利要求书

1.一种用于航线规划的最优路径生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取转弯点数据集合(P₁,P₂,...,P_N)，P_i表示第i个转弯点，i取值为1～N，N为转弯点总数，转弯点数据即为航线转弯过程序列；

步骤2，对转弯点数据进行预处理；

步骤3，对航线进行分割处理，得到子航线序列；

步骤4，将航线转弯过程序列表示为二叉树，计算得到所有转弯过程的全部信息；

步骤5，对子航线回溯处理；

步骤6，对二叉树进行剪枝；

步骤7，输出最优航线：搜索二叉树中性能最好的叶子节点，将根节点到叶子节点的路径提取并作为最优航线输出；

步骤2包括：

步骤2-1，经纬度坐标转换：将每个转弯点经纬度数据转换为XY坐标系下的坐标；

步骤2-2，转弯点类型标注：C_i＝1时表示第i个转弯过程的转弯开始点，C_i＝2时表示转弯圆心点，C_i＝3时表示转弯结束点；

步骤2-3，如果一个转弯点对应的转弯方向已经指定，则标注该转弯过程的转弯方向，D_i＝1时表示顺时针转弯，D_i＝-1时表示逆时针转弯；

步骤2-4，每个转弯过程由转弯开始点、转弯圆心点、转弯结束点和转弯方向唯一确定；

步骤3包括：假设第i个转弯点为转弯结束点，则分别将前后两侧离第i个转弯点最近的非转弯结束点的位置设置为航线分割点，根据该方法对整个航线进行分割得到子航线序列；

步骤4包括：通过二叉树的形式表示转弯过程序列，以上一个转弯过程为父节点进行分支，设置当前转弯方向顺时针为一个分支，当前转弯方向逆时针为另外一个分支，由于每个转弯过程由转弯方向、转弯开始点、转弯圆心点和转弯结束点唯一标识，当输入一个点信息后，该转弯过程的另外两个未知点的位置信息利用相邻转弯点已获取的信息进行解算，分为如下四种情况：

情况一，已知当前转弯过程的转弯开始点和下一转弯过程的转弯开始点情况：

情况一中，已知第i个转弯过程的转弯开始点位置坐标和第i+1个转弯过程的转弯开始点位置坐标则有如下方程：

其中，(a,b)为转弯圆心点坐标指向转弯结束点坐标的向量,r为转弯半径，公式(1)中第一个方程表示向量长度等于转弯半径，第二个方程表示向量(a,b)与转出切线垂直，通过求解上述方程获得向量(a,b)的值，其中，转弯圆心点坐标通过下述公式(2)获得：利用第i-1个转弯过程的转弯结束点位置坐标和第i个转弯过程的转弯开始点位置坐标得到第i个转弯过程转入切线与正北方向的夹角θ，则有：

情况二，已知当前转弯过程的转弯开始点和下一转弯过程的转弯圆心点情况：

情况二中，根据下一点的转弯方向有两种情况：顺时针和逆时针；

当下一点转弯方向为顺时针时，有如下方程：

其中，根据公式(2)得到，利用公式(4)和当前转弯过程的转弯方向，求出(a,b)，根据公式(3)得到当前转弯过程的转弯结束点信息；

当下一点转弯方向为逆时针时，有如下方程：

其中，根据公式(2)得到，利用公式(5)和当前转弯过程的转弯方向，求出(a,b)，根据公式(3)得到当前转弯过程的转弯结束点信息；

情况三，已知当前转弯过程的转弯圆心点和下一转弯过程的转弯圆心点情况：

情况三中，计算出第i-1个转弯过程的转弯结束点到当前第i个转弯圆的切线，从而得到切线与正北方向的夹角θ，然后利用公式(2)计算出当前转弯过程的转弯开始点，根据第i+1个转弯过程的转弯方向，将公式(4)或者公式(5)与公式(3)进行联立求解，计算出当前转弯过程的转弯结束点信息，从而获得当前转弯过程的全部信息；

情况四，已知当前转弯过程的转弯圆心点和下一转弯过程的转弯开始点情况：

情况四中，计算出第i-1个转弯过程的转弯结束点到当前第i个转弯圆的切线，从而得到切线与正北方向的夹角θ，然后利用公式(2)计算出当前转弯过程的转弯开始点，利用公式(1)和公式(3)计算出当前转弯过程的转弯结束点，从而获得当前转弯过程的全部信息；

在完成当前转弯过程的转弯信息计算后，取下一个转弯点对应的转弯过程，继续迭代计算，直至计算出本子航线序列的所有转弯过程信息。