[发明专利]一种空域资源多级三维网格化方法及工具

说明书

本发明公开了一种空域资源多级三维网格化方法及工具，该方法为：划定目标区域后，基于经纬度和高度对空域进行三维网格化，包括生成最低级别网格和生成更高级别网格两个步骤，其中生成最低级别网格为获取网格范围、计算最小经纬度网格点、基于最小高度的网格转换、构建基础经纬度网格、沿高度方向向拓展生成三维网格；生成更高级别网格为：根据最低级别网格生成多个更高的级别网格，且相邻的两个级别网格中，高级别的网格包含a³个低级别的网格，a≥2。本发明基于包含关系生成网格，对分割坐标只进行一次计算，在同等计算复杂度下满足不同级网格构建需求。在多级网格数据框架下，能满足不同类型航空器空域资源使用的精度需求。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种空域资源多级三维网格化方法及工具。

背景技术

近年来，民用无人机领域高速发展，在2016年底我国无人机数量就已过百万，无人机在航拍、植保、电力巡检、灾害救援等领域广泛应用的同时，也应为其使用的随意性对民航运输航空造成了严重影响。据FAA(美国联邦航空管理局)统计，每年无人机影响飞行的事件超过1000例，是并呈逐年上升趋势。随着民用运输航空、通用航空和无人机领域的不断发展，对空域资源使用的灵活性要求越来越高，如何有效的对有限空域资源进行精细规划和管理，对提高空域使用效率，促进民用运输航空、通用航空和无人机领域的发展具有重要意义。

目前，民航对空域的使用主要是划分固定的航路航线、固定训练空域、临时航线、临时空域等，通过坐标和区域描述空域，对通用航空空域灵活使用的保障能力有限，对无人机空域使用灵活性保障和管理能力较差，难以满足通航和无人机对空域精细化使用及监管需要。

专利《基于相邻网格的飞行冲突快速检测方法》进行了目标空域平面网格化和基于平面网格的冲突检测，没有考虑基于高度层面的网格化；专利《一种基于三维空域网格的低空救援航空器航迹规划方法》提出了三维网格化，但主要目的是基于网格进行了路径规划，空域资源的网格化未形成系统方法及工具；专利《一种多维度的网格空域应用方法及系统》提出了基于网格化管理、存储、交换模型，前提是所有空域已完成网格化，未考虑不同应用场景或不同航空用空需要的网格化精度不同；专利《一种双层网格化空域资源动态状态管理方法及系统》提出了基于距离的二维空域网格化，因地球的椭球误差，只适用于较小范围，且未考虑高度方向的划分。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种空域资源多级三维网格化方法及工具，该方法为：

划定目标区域后，基于经纬度和高度对空域进行三维网格化，包括生成最低级别网格和生成更高级别网格两个步骤；

所述生成最低级别网格步骤包括以下子步骤：

S11.获取网格范围：确定目标区域的最小经度、最大经度、最小纬度、最大纬度、最小高度和最大高度；

S12.计算最小经纬度网格点：从最小经度开始按照最小经度步长生成到达最大经度的所有经度分割值，从最小纬度开始按照最小纬度步长生成到达最大纬度的所有纬度分割值；

S13.基于最小高度的网格转换：从最小高度开始按照最小高度步长编号，直到最大高度，生成高度编号序列；

S14.构建基础经纬度网格：计算最小经纬度网格点对应的经纬度线，所有的经纬度线相互交叉将目标区域分为经纬度网格；

S15.沿高度方向向拓展生成三维网格：改变每个经纬度线交叉点的高度值，得到每个高度层级上的网格；

所述生成更高级别网格步骤为：