通用航空低空通航飞行的一致性监控方法与流程
1.本公开涉及通用航空飞行监视管理领域，尤其是涉及一种通用航空低空通航飞行一致性监控方法。
背景技术：
2.随着通用航空领域的发展，对飞行的有人机、无人机等航空器监视管理，尤其是航空器飞行一致性监控的诉求越来越大。
3.通用航空飞行，不同于民航航路航线固定航班运行，存在以下明显特点：
4.第一，通用航空器种类多样，航空器尺寸及飞行特性、机载设备配备、高度/速度/航向保持能力等各不相同；
5.第二，飞行航线、空域多样，航空器的飞行态势不限于按照固定的计划航线进行飞行，通航中的飞行空域可能会出现不规则的多边形形状以及不同的高度限制，通航中的计划飞行航线可能也由多段组成；
6.第三，由于通航航空器较为灵活的飞行机动能力，以及通航中计划飞行可能出现的多种飞行空域，将导致：不宜直接采用民航采取的固定航路航线一致性检测；飞行一致性检测算法应适应通航中灵活的有人机与无人机，在航空器出现偏航飞行时，能立刻监测到并做出警示通知；通航飞行一致性监控应采用相同信息源(经纬度、速度矢量)，采用统一的飞行一致性检测算法来实现。
7.因此，由于航空器种类多样、机载设备配备不同；不同航空器飞行态势多样、复杂；通航中飞行空域的形状多样，导致现有的合作式监视信息的通用航空飞行一致性检测技术存在诸多技术困难。
技术实现要素：
8.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种通用航空低空通航飞行的一致性监控方法，包括：
9.获取航空器的航空信息，所述航空信息包括航空器的经纬度和飞行高度；
10.获取所述航空器的飞行计划数据，所述飞行计划数据包括：
11.飞行类型，包括航路航线飞行和空域飞行；
12.地理模型参数，包括航路航线和空域的地理模型参数，所述航路航线的地理模型参数包括中心线各顶点坐标及航路航线对应的宽度，所述空域的地理模型参数包括水平面形状各顶点的经纬度、空域高度上限及空域高度下限；
13.根据所述航空信息与所述飞行计划数据判断所述航空器是否偏航飞行，包括：
14.若飞行类型为空域飞行，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内，若是，则未偏航飞行，若否，则偏航飞行。
15.根据本公开的一些实施例，所述根据所述航空信息与所述飞行计划数据判断所述航空器是否偏航飞行，还包括：
16.若飞行类型为航路航线飞行，根据所述航空信计算航空器到航路航线中心线的第一距离，将所述第一距离与所述宽度比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况。
17.根据本公开的一些实施例，所述空域的水平面为圆形，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内包括：
18.将所述飞行高度与所述空域高度上限、所述空域高度下限进行比对，若所述飞行高度位于所述空域高度上限、所述空域高度下限之间，则判断所述航空器在竖直方向上处于空域范围内，若所述飞行高度大于所述空域高度上限或小于所述空域高度下限，则判断所述航空器在竖直方向上不处于空域范围内；以及
19.根据所述航空器的经纬度计算所述航空器当前位置与所述空域的圆形的第二距离，将所述第二距离与空域半径比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况。
20.根据本公开的一些实施例，所述根据所述航空器的经纬度计算所述航空器当前位置与所述空域的圆形的第二距离包括：
21.ao＝arccos(cos(a
lat
)cos(o
lat
)cos(a
lon-o
lon
)+sin(a
lat
)sin(o
lat
))
×
earth_radius
22.其中，ao表示第二距离，a
lon
表示航空器经度，a
lat
表示航空器纬度，o
lon
表示圆心经度，o
lat
表示圆心纬度；
23.根据比对结果判断航空器的偏航情况包括：
24.若ao≤r，则航空器在水平方向上正常飞行；以及
25.若ao＞r，则航空器在水平方向上偏航飞行。
26.根据本公开的一些实施例，所述空域的水平面为多边形，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内包括：
27.将所述飞行高度与所述空域高度上限、所述空域高度下限进行比对，若所述飞行高度位于所述空域高度上限、所述空域高度下限之间，则判断所述航空器在竖直方向上处于空域范围内，若所述飞行高度大于所述空域高度上限或小于所述空域高度下限，则判断所述航空器在竖直方向上不处于空域范围内；以及
28.根据所述航空器位置信息，计算当前位置东西向射线与多边形交点的数量，根据所述交点的数量判断航空器的偏航情况，包括：
29.若交点个数为奇数，则所述航空器在水平方向上处于空域范围内；
30.以及
31.若交点个数为奇偶数，则所述航空器在水平方向上不处于空域范围内。
32.根据本公开的一些实施例，所述多边形为n边形，所述多边形的顶点的经度为d
lonn
，纬度为d
latn
，所述航空器的经度a
lon
，所述航空器的纬度a
lat
；
33.所述根据所述航空器位置信息，计算当前位置东西向的射线与多边形交点的数量包括：
34.min(d
latn
，d
latn+1
)≤f
lat
≤max(d
latn
，d
latn+1
)
35.判断a点是否位于线段d
ndn+1
的最大纬度和最小纬度之间，若否，则所述射线与线段d
ndn+1
无交点，对下一条线段进行判断，若是，进入下一步；
36.当min(d
latn
，d
latn+1
)＜f
lat
＜max(d
latn
，d
latn+1
)时，
37.计算交点f的经度，包括：
38.f
lon
＝d
lonn-((d
lonn-d
lonn+1
)*(d
latn-f
lat
))/(d
latn-d
latn+1
)
39.其中，a点东西向射线与d
ndn+1
线段交点为f，f
lon
表示交点f的经度；f
lat
表示交点f的纬度，交点f的纬度与a点的纬度相等；
40.判断交点的数量，包括：
41.若f
lon
＝a
lon
，则a点在多边形边的d
ndn+1
上；
42.若f
lon
＞a
lon
，则所述射线与多边形边d
ndn+1
存在一个交点，交点的数量增加一个；以及
43.若f
lon
＜a
lon
，则所述射线与多边形边d
ndn+1
不存在交点，焦点数量不变。
44.根据本公开的一些实施例，线段d
ndn+1
的两端点为dn和d
n+1
，若d
latn
＝d
latn+1
，则a点与d
ndn+1
在同一水平线上，还需判断是否满足：
45.min(d
lonn
，d
lonn+1
)≤a
lon
≤max(d
lonn
，d
lonn+1
)
46.若满足，则a点位于多边形的d
ndn+1
边上。
47.根据本公开的一些实施例，线段d
ndn+1
的两端点为dn和d
n+1
，若满足：
48.a
lat
＝d
latn
且a
lon
＜d
lonn
49.或a
lat
＝d
latn+1
且a
lon
＜d
lonn+1
50.则a点东西射线与多边形边d
ndn+1
存在一个交点，交点为dn或d
n+1
；
51.若d
latn
＞d
latn+1
，交点个数减0.5；
52.若d
latn
＜d
latn+1
，交点个数加0.5。
53.根据本公开的一些实施例，所述根据所述航空信计算航空器到航路航线中心线的第一距离，将所述第一距离与所述宽度比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况包括：
54.获取航路航线中任意一段航线段，中心线的两端端点为b(b
lat
，b
lon
)和c(c
lat
，c
lon
)，航空器的位置为a(a
lat
，a
lon
)，航空器的位置到中心线的距离为d，线段ab、bc和ac的长度分别为c、a和b；
55.若b2+c2＜a2，则
56.若a2+c2＜b2，则d＝b；
57.若a2+b2＜c2，则d＝c；
[0058][0059][0060]
若d＞d
max
，则航空器偏航飞行；若d≤d
max
，则航空器正常飞行；航路航线包括多个航线段，航路航线的一致性比对包括判断任意时刻所述航空器在对应的航线段是否偏航飞行；
[0061]
其中，earth_radius表示地球的平均半径；d
max
表示航路航线对应宽度；在经纬坐标系中
[0062]
a＝arccos(cos(b
lat
)cos(c
lat
)cos(b
lon-c
lon
)+sin(b
lat
)sin(c
lat
))
×
earth_radius；
[0063]
b＝arccos(cos(a
lat
)cos(c
lat
)cos(a
lon-c
lon
)+sin(a
lat
)sin(c
lat
))
×
earth_radius；
[0064]
c＝arccos(cos(a
lat
)cos(b
lat
)cos(a
lon-b
lon
)+sin(a
lat
)sin(b
lat
))
×
earth_radius。
[0065]
通过本公开实施例的用航空低空通航飞行的一致性监控方法，具有如下效果：
[0066]
统一模型，可适用于任意多边形飞行空域以及由任意多段线段组成的飞行航线、任意相对速度方向、任意相对速度大小；
[0067]
不需区分横向、纵向告警距离，横向纵向分开判断；
[0068]
检测所用参数均为合作式监视信息获得，且为经纬度，无需转换；
[0069]
将一点是否位于多边形的问题转换为比较该点经度与经过该点的东西向射线与多边形交点经度的问题；进一步将求经过该点的东西向射线与多边形交点的问题转换为求经过该点的东西向射线与多边形各边交点的问题，通过判断交点个数的奇偶性来判断该点是否位于多边形内。
[0070]
使用常规机载卫星定位信息和航线或空域参数即可，可应用于机载航线或空域告警或地面空管系统进行飞行一致性告警。
[0071]
将飞行计划航线分为多段线段，计划一致性比对就是判断任意时刻与对应子航线段的距离，通过点到线段的最短距离判断是否偏离计划航线，降低计算复杂度。
附图说明
[0072]
图1示意性示出了本公开实施例的通用航空低空通航飞行的一致性监控方法的流程图；以及
[0073]
图2示意性示出了本公开实施例的通用航空低空通航飞行的一致性监控方法的流程框图；以及
[0074]
图3示意性示出了本公开实施例的航空器到中心线的距离的示意图。
具体实施方式
[0075]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。
[0076]
但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0077]
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。
[0078]
在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有
b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。
[0079]
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0080]
图1示意性示出了本公开实施例的通用航空低空通航飞行的一致性监控方法的流程图。
[0081]
为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种通用航空低空通航飞行的一致性监控方法，能够通过航空器的位置信息、运动速度大小及方向角判断航空器是否处于飞行计划的航线及空域内，实现通用航空低空通航飞行一致性检测功能，如图1所示，包括操作s1～操作s3。
[0082]
根据本公开的一些实施例，操作s1包括：获取航空器的航空信息，所述航空信息包括航空器的经纬度和飞行高度。
[0083]
根据本公开的一些实施例，操作s2包括：获取所述航空器的飞行计划数据，所述飞行计划数据包括：飞行类型，包括航路航线飞行和空域飞行；以及地理模型参数，包括航路航线和空域的地理模型参数，所述航路航线的地理模型参数包括中心线各顶点坐标及航路航线对应的宽度，所述空域的地理模型参数包括水平面形状各顶点的经纬度、空域高度上限及空域高度下限。
[0084]
根据本公开的一些实施例，操作s3包括：根据所述航空信息与所述飞行计划数据判断所述航空器是否偏航飞行。
[0085]
若飞行类型为空域飞行，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内，若是，则未偏航飞行，若否，则偏航飞行。
[0086]
根据本公开的一些实施例，所述根据所述航空信息与所述飞行计划数据判断所述航空器是否偏航飞行，还包括：若飞行类型为航路航线飞行，根据所述航空信计算航空器到航路航线中心线的第一距离，将所述第一距离与所述宽度比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况。
[0087]
根据本公开的一些实施例，所述空域的水平面为圆形，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内包括：
[0088]
将所述飞行高度与所述空域高度上限、所述空域高度下限进行比对，若所述飞行高度位于所述空域高度上限、所述空域高度下限之间，则判断所述航空器在竖直方向上处于空域范围内，若所述飞行高度大于所述空域高度上限或小于所述空域高度下限，则判断所述航空器在竖直方向上不处于空域范围内；以及
[0089]
根据所述航空器的经纬度计算所述航空器当前位置与所述空域的圆形的第二距离，将所述第二距离与空域半径比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况。
[0090]
根据本公开的一些实施例，所述根据所述航空器的经纬度计算所述航空器当前位置与所述空域的圆形的第二距离包括：
[0091]
ao＝arccos(cos(a
lat
)cos(o
lat
)cos(a
lon-o
lon
)+sin(a
lat
)sin(o
lat
))
×
earth_radius
[0092]
其中，ao表示第二距离，a
lon
表示航空器经度，a
lat
表示航空器纬度，o
lon
表示圆心经度，o
lat
表示圆心纬度；
[0093]
根据比对结果判断航空器的偏航情况包括：
[0094]
若ao≤r，则航空器在水平方向上正常飞行；以及
[0095]
若ao＞r，则航空器在水平方向上偏航飞行。
[0096]
根据本公开的一些实施例，所述空域的水平面为多边形，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内包括：
[0097]
将所述飞行高度与所述空域高度上限、所述空域高度下限进行比对，若所述飞行高度位于所述空域高度上限、所述空域高度下限之间，则判断所述航空器在竖直方向上处于空域范围内，若所述飞行高度大于所述空域高度上限或小于所述空域高度下限，则判断所述航空器在竖直方向上不处于空域范围内；以及
[0098]
根据所述航空器位置信息，计算当前位置东西向射线与多边形交点的数量，根据所述交点的数量判断航空器的偏航情况，包括：若交点个数为奇数，则所述航空器在水平方向上处于空域范围内；若交点个数为奇偶数，则所述航空器在水平方向上不处于空域范围内。
[0099]
根据本公开的一些实施例，所述多边形为n边形，所述多边形的顶点的经度为d
lonn
，纬度为d
latn
，所述航空器的经度a
lon
，所述航空器的纬度a
lat
；
[0100]
所述根据所述航空器位置信息，计算当前位置东西向的射线与多边形交点的数量包括：
[0101]
min(d
latn
，d
latn+1
)≤f
lat
≤max(d
latn
，d
latn+1
)
[0102]
判断a点是否位于线段d
ndn+1
的最大纬度和最小纬度之间，若否，则所述射线与线段d
ndn+1
无交点，对下一条线段进行判断，若是，进入下一步；
[0103]
当min(d
latn
，d
latn+1
)＜f
lat
＜max(d
latn
，d
latn+1
)时，
[0104]
计算交点f的经度，包括：
[0105]flon
＝d
lonn-((d
lonn-d
lonn+1
)*(d
latn-f
lat
))/(d
latn-d
latn+1
)
[0106]
其中，a点东西向射线与d
ndn+1
线段交点为f，f
lon
表示交点f的经度；f
lat
表示交点f的纬度，交点f的纬度与a点的纬度相等；
[0107]
判断交点的数量，包括：
[0108]
若f
lon
＝a
lon
，则a点在多边形边的d
ndn+1
上；
[0109]
若f
lon
＞a
lon
，则所述射线与多边形边d
ndn+1
存在一个交点，交点的数量增加一个；以及
[0110]
若f
lon
＜a
lon
，则所述射线与多边形边d
ndn+1
不存在交点，焦点数量不变。
[0111]
根据本公开的一些实施例，线段d
ndn+1
的两端点为dn和d
n+1
，若d
latn
＝d
latn+1
，则a点与d
ndn+1
在同一水平线上，还需判断是否满足：
[0112]
min(d
lonn
，d
lonn+1
)≤a
lon
≤max(d
lonn
，d
lonn+1
)
[0113]
若满足，则a点位于多边形的d
ndn+1
边上。
[0114]
根据本公开的一些实施例，线段d
ndn+1
的两端点为dn和d
n+1
，若满足：
[0115]alat
＝d
latn
且a
lon
＜d
lonn
[0116]
或a
lat
＝d
latn+1
且a
lon
＜d
lonn+1
[0117]
则a点东西射线与多边形边d
ndn+1
存在一个交点，交点为dn或d
n+1
，在该种情况下，点a发出的射线会将交点分别在交点所在的两条边分别计算一次交点个数，因此还需要作如
下处理：
[0118]
若d
latn
＞d
latn+1
，交点个数减0.5；
[0119]
若d
latn
＜d
latn+1
，交点个数加0.5；
[0120]
通过上述处理，可以剔除射线交点在端点上对交点个数判断的影响，根据边d
ndn+1
的走向(凸、凹多边形)对相邻的两条边做出加减0.5个的处理。
[0121]
根据本公开的一些实施例，所述根据所述航空信计算航空器到航路航线中心线的第一距离，将所述第一距离与所述宽度比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况包括：
[0122]
获取航路航线中任意一段航线段，中心线的两端端点为b(b
lat
，b
lon
)和c(c
lat
，c
lon
)，航空器的位置为a(a
lat
，a
lon
)，航空器的位置到中心线的距离为d，线段ab、bc和ac的长度分别为c、a和b；
[0123]
若b2+c2＜a2，则
[0124]
若a2+c2＜b2，则d＝b；
[0125]
若a2+b2＜c2，则d＝c；
[0126][0127][0128]
若d＞d
max
，则航空器偏航飞行；若d≤d
max
，则航空器正常飞行；航路航线包括多个航线段，航路航线的一致性比对包括判断任意时刻所述航空器在对应的航线段是否偏航飞行；
[0129]
其中，earth_radius表示地球的平均半径；d
max
表示航路航线对应宽度；在经纬坐标系中
[0130]
a＝arccos(cos(b
lat
)cos(c
lat
)cos(b
lon-c
lon
)+sin(b
lat
)sin(c
lat
))
×
earth_radius；
[0131]
b＝arccos(cos(a
lat
)cos(c
lat
)cos(a
lon-c
lon
)+sin(a
lat
)sin(c
lat
))
×
earth_radius；
[0132]
c＝arccos(cos(a
lat
)cos(b
lat
)cos(a
lon-b
lon
)+sin(a
lat
)sin(b
lat
))
×
earth_radius。
[0133]
下面结合具体实施例对本公开的技术方案进行进一步阐述，应当理解的是，本具体实施例是为了便于本领域技术人员更好的理解，而不应当被视为对本公开保护范围的限定。
[0134]
图2示意性示出了本公开实施例的通用航空低空通航飞行的一致性监控方法的流程框图。
[0135]
根据本公开的一些实施例，供了一种通用航空低空通航飞行一致性监控方法，包括：获取所述航空器的信息源，航空器信息源包括航空器经纬度、飞行速度、航向角及飞行高度；获取所述航空器飞行计划中航路航线和空域的地理模型参数，飞行空域范围参数包括，水平面为任意多边形的多边形各顶点经纬度、空域高度上限及空域高度下限，水平面为圆形的圆心经纬度、半径距离、空域高度上限及空域高度下限，飞行航路航线参数包括中心线各顶点坐标及航路航线对应宽度；基于航空器经纬度进行位置判断，判断其所处飞行计
划中的飞行位置，处于空域飞行或航路航线间飞行；若处于航路航线间飞行，基于航空器位置信息计算其到航路航线中心线距离，通过与航路航线宽度对比，判断航空器是否偏航飞行；若处于飞行空域飞行，基于航空器位置信息判断其是否处于空域范围内来判断航空器是否偏航飞行。本发明适用于不同航空器飞行态势(相对位置、速度、高度)及水平剖面为任意多边形或圆形的飞行空域。
[0136]
根据本公开的一些实施例，如图2所示，获取航空器的航空信息，获取所述航空器的飞行类型和地理模型参数，判断航空器的飞行类型。
[0137]
若飞行类型为航线飞行，则计算目标与所处航线的垂直偏差距离，判断垂直偏差距离是否大于垂直偏离标准，若是，则发出垂直偏航警报，若否，进入下一步；计算目标与所处航线的水平偏差距离，判断水平偏差距离是否大于水平偏离标准，若是，则发出水平偏航警示，若否，结束。
[0138]
若飞行类型为空域飞行，则计算目标飞行高度与计划高度的偏差，判断偏差距离是否大于垂直偏离标准，若是，则发出垂直偏航警示，若否，则进行下一步；计算目标水平方向偏差，判断目标是否处在计划飞行空域内，若是，则发出水平偏航警示，若否，结束。
[0139]
根据本公开的一些实施例，获取航空器的航空信息包括航空器经纬度、航向角及飞行高，其中，航空器经度a
lon
，纬度a
lat
，飞行速度v，航向角θ及飞行高度h。
[0140]
根据本公开可选的一些实施例，取所述航空器飞行计划中航路航线和空域的地理模型参数，飞行空域范围参数包括，水平面为任意多边形的多边形各顶点经纬度、空域高度上限及空域高度下限，水平面为圆形的圆心经纬度、半径距离、空域高度上限及空域高度下限，飞行航路航线参数包括中心线各顶点坐标及航路航线对应宽度，其中，飞行空域的地理模型高度上限h
max
，高度下限h
min
，其水平面为任意多边形时，多边形为n边形，各顶点经度d
lonn
，纬度d
latn
，其水平面为圆形时，圆心经度o
lon
，纬度o
lat
，半径r。航路航线中心线参数包括各线段端点的经纬度坐标高度，及航路航线对应宽度d
max
。
[0141]
根据本公开可选的一些实施例，基于航空器经纬度进行位置判断，判断其所处飞行计划中的飞行位置，处于空域飞行或航路航线间飞行。航空器的飞行计划包含航空器计划飞行的飞行空域信息及航路航线信息，通过与航空器实际飞行轨迹进行比对，检测其与计划飞行路线的一致性，判断其是否偏航飞行。
[0142]
根据本公开可选的一些实施例，若航空器处于航路航线间飞行，基于航空器位置信息计算其到航路航线中心线距离，通过与航路航线宽度对比，判断航空器是否偏航飞行。
[0143]
图3示意性示出了本公开实施例的航空器到中心线的距离的示意图。
[0144]
根据本公开可选的一些实施例，若处于航路航线间飞行，基于航空器位置信息计算其到航路航线中心线距离，通过与航路航线宽度对比，判断航空器是否偏航飞行。对于航路航线中任意一段，如图3所示，其中心线两端端点b(b
lat
，b
lon
)和c(c
lat
，c
lon
)，计算航空器a(a
lat
，a
lon
)到中心线的距离d，地球平均半径为earth_radius，其方法如下：
[0145]
在经纬坐标系中，求点a到以点b和点c为端点的线段的距离d。此问题可以分为三种情况：
[0146]
假设ab、bc、ac的长度分别为c，a，b
[0147]
若b2+c2＜a2，情况为图3(a)，d为点c到ab的距离；
[0148]
若a2+c2＜b2，情况为图3(b)，d＝b；
[0149]
若a2+b2＜c2，情况为图3(c)，d＝c；
[0150]
在图3(a)中，点到直线距离公式包括：
[0151][0152][0153][0154]
点到直线距离公式
[0155][0156][0157][0158]
若距离d＞d
max
，说明航空器偏航飞行；否则，说明航空器处于正常行驶。整个计划航路航线由多个航线段组成，航路航线的一致性比对就是判断任意时刻航空器在对应的航线段是否偏航飞行。
[0159]
根据本公开可选的一些实施例，若航空器处于飞行空域飞行，基于航空器位置信息判断其是否处于空域范围内来判断航空器是否偏航飞行，包括：基于航空器飞行高度进行判断，判断其在竖直方向是否处于空域范围内。
[0160]
若飞行空域的地理模型水平面为圆形，基于航空器经纬坐标，判断其是否处于圆形内，从而判断航空器水平方向是否处于空域范围内。
[0161]
若飞行空域的地理模型水平面为任意多边形，基于航空器经纬坐标，判断其是否处于多边形内，从而判断航空器水平方向是否处于空域范围内。
[0162]
可选地，基于航空器飞行高度进行判断，判断其在竖直方向是否处于空域范围内。
[0163]
根据下述公式进行判断：
[0164]hmin
≤h≤h
max
[0165]
其中，h为航空器的飞行高度，h
max
为飞行空域的地理模型高度上限，h
min
为高度下限。若不等式成立，说明航空器竖直方向处于空域范围内，未发生偏航飞行；否则，航空器竖直方向偏航飞行。
[0166]
根据本公开可选的一些实施例，若飞行空域的地理模型水平面为圆形，基于航空器经纬坐标，判断其是否处于圆形内，从而判断航空器水平方向是否处于空域范围内，判断方法如下：
[0167]
航空器经度a
lon
，纬度a
lat
，飞行空域的地理模型水平面为圆形，圆心经度o
lon
，纬度o
lat
，半径r。计算ao距离，计算公式如下：
[0168]
ao＝arccos(cos(a
lat
)cos(o
lat
)cos(a
lon-o
lon
)+sin(a
lat
)sin(o
lat
))
×
earth_radius
[0169]
若ao≤r，说明水平方向上，航空器处于飞行空域范围内，处于正常飞行；否则，航
空器处于飞行空域范围外，水平方向偏航飞行。
[0170]
根据本公开可选的一些实施例，若飞行空域的地理模型水平面为任意多边形，基于航空器经纬坐标，判断其是否处于多边形内，从而判断航空器水平方向是否处于空域范围内，判断方式如下：
[0171]
航空器经度a
lon
，纬度a
lat
，飞行空域的地理模型水平面为任意多边形时，多边形为n边形，各顶点经度d
lonn
，纬度d
latn
。
[0172]
根据航空器位置信息，计算其东西向射线与飞行空域水平面多边形各线段的交点经度。以点a与任意线段d
ndn+1
为例，a点东西向射线与d
ndn+1
线段交点为f，f点经纬度为f
lon
、f
lat
，其中f点纬度与a点相同a
lat
＝f
lat
。
[0173]
首先判断a点是否位于线段d
ndn+1
最大纬度和最小纬度之间，即是否满足如下不等式：
[0174]
min(d
latn
，d
latn+1
)≤f
lat
≤max(d
latn
，d
latn+1
)
[0175]
如果不满足，a点不在其间，则a点与该线段对应的多边形边不相交，继续判断其他边对应的线段。
[0176]
当min(d
latn
，d
latn+1
)＜f
lat
＜max(d
latn
，d
latn+1
)时，
[0177]
计算交点f的经度f
lon
，计算公式如下：
[0178]flon
＝d
lonn-((d
lonn-d
lonn+1
)*(d
latn-f
lat
))/(d
latn-d
latn+1
)
[0179]
如果f
lon
＝a
lon
，则a点在多边形边d
ndn+1
上。
[0180]
如果f
lon
＞a
lon
，则a点东西射线与多边形边d
ndn+1
存在一个交点。
[0181]
当d
latn
＝d
latn+1
时，a点与d
ndn+1
在同一水平线上。
[0182]
如果
[0183]
min(d
lonn
，d
lonn+1
)≤a
lon
≤max(d
lonn
，d
lonn+1
)
[0184]
则a点在多边形边d
ndn+1
上。
[0185]
如果
[0186]alat
＝d
latn
且a
lon
＜d
lonn
[0187]
或a
lat
＝d
latn+1
且a
lon
＜d
lonn+1
[0188]
则a点东西射线与多边形边d
ndn+1
存在一个交点，交点为dn或d
n+1
。
[0189]
若d
latn
＞d
latn+1
，交点个数减0.5；
[0190]
若d
latn
＜d
latn+1
，交点个数加0.5；
[0191]
通过计算得到的交点个数来判断是否a点是否位于多边形内，判断规则如下：
[0192]
若交点个数为奇数，证明点a在多边形内，说明水平方向上，航空器处于飞行空域范围内，处于正常飞行；
[0193]
若交点个数为偶数，证明点a不在多边形内，说明水平方向上，航空器处于飞行空域范围外，水平方向偏航飞行。
[0194]
与现有技术相比，本公开的实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0195]
统一模型，可适用于任意多边形飞行空域以及由任意多段线段组成的飞行航线、任意相对速度方向、任意相对速度大小；
[0196]
不需区分横向、纵向告警距离，横向纵向分开判断；
[0197]
检测所用参数均为合作式监视信息获得，且为经纬度，无需转换；
[0198]
将一点是否位于多边形的问题转换为比较该点经度与经过该点的东西向射线与多边形交点经度的问题；进一步将求经过该点的东西向射线与多边形交点的问题转换为求经过该点的东西向射线与多边形各边交点的问题，通过判断交点个数的奇偶性来判断该点是否位于多边形内。
[0199]
使用常规机载卫星定位信息和航线或空域参数即可，可应用于机载航线或空域告警或地面空管系统进行飞行一致性告警。
[0200]
将飞行计划航线分为多段线段，计划一致性比对就是判断任意时刻与对应子航线段的距离，通过点到线段的最短距离判断是否偏离计划航线，降低计算复杂度。
[0201]
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各零部件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
[0202]
还需要说明的是，在本公开的具体实施例中，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的尺寸、范围条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中
±
10％的变化、在一些实施例中
±
5％的变化、在一些实施例中
±
1％的变化、在一些实施例中
±
0.5％的变化。
[0203]
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
[0204]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
技术特征：
1.一种通用航空低空通航飞行的一致性监控方法，其特征在于，包括：获取航空器的航空信息，所述航空信息包括航空器的经纬度和飞行高度；获取所述航空器的飞行计划数据，所述飞行计划数据包括：飞行类型，包括航路航线飞行和空域飞行；地理模型参数，包括航路航线和空域的地理模型参数，所述航路航线的地理模型参数包括中心线各顶点坐标及航路航线对应的宽度，所述空域的地理模型参数包括水平面形状各顶点的经纬度、空域高度上限及空域高度下限；根据所述航空信息与所述飞行计划数据判断所述航空器是否偏航飞行，包括：若飞行类型为空域飞行，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内，若是，则未偏航飞行，若否，则偏航飞行。2.根据权利要求1所述的一致性监控方法，其特征在于，所述根据所述航空信息与所述飞行计划数据判断所述航空器是否偏航飞行，还包括：若飞行类型为航路航线飞行，根据所述航空信计算航空器到航路航线中心线的第一距离，将所述第一距离与所述宽度比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况。3.根据权利要求1所述的一致性监控方法，其特征在于，所述空域的水平面为圆形，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内包括：将所述飞行高度与所述空域高度上限、所述空域高度下限进行比对，若所述飞行高度位于所述空域高度上限、所述空域高度下限之间，则判断所述航空器在竖直方向上处于空域范围内，若所述飞行高度大于所述空域高度上限或小于所述空域高度下限，则判断所述航空器在竖直方向上不处于空域范围内；以及根据所述航空器的经纬度计算所述航空器当前位置与所述空域的圆形的第二距离，将所述第二距离与空域半径比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况。4.根据权利要求3所述的一致性监控方法，其特征在于，所述根据所述航空器的经纬度计算所述航空器当前位置与所述空域的圆形的第二距离包括：ao＝arccos(cos(a
lat
)cos(o
lat
)cos(a
lon-o
lon
)+sin(a
lat
)sin(o
lat
))
×
earth_radius其中，ao表示第二距离，a
lon
表示航空器经度，a
lat
表示航空器纬度，o
lon
表示圆心经度，o
lat
表示圆心纬度；根据比对结果判断航空器的偏航情况包括：若ao≤r，则航空器在水平方向上正常飞行；以及若ao＞r，则航空器在水平方向上偏航飞行。5.根据权利要求1所述的一致性监控方法，其特征在于，所述空域的水平面为多边形，根据所述航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断所述航空器是否处于空域范围内包括：将所述飞行高度与所述空域高度上限、所述空域高度下限进行比对，若所述飞行高度位于所述空域高度上限、所述空域高度下限之间，则判断所述航空器在竖直方向上处于空域范围内，若所述飞行高度大于所述空域高度上限或小于所述空域高度下限，则判断所述航空器在竖直方向上不处于空域范围内；以及根据所述航空器位置信息，计算当前位置东西向射线与多边形交点的数量，根据所述
交点的数量判断航空器的偏航情况，包括：若交点个数为奇数，则所述航空器在水平方向上处于空域范围内；以及若交点个数为奇偶数，则所述航空器在水平方向上不处于空域范围内。6.根据权利要求5所述的一致性监控方法，其特征在于，所述多边形为n边形，所述多边形的顶点的经度为d
lonn
，纬度为d
latn
，所述航空器的经度a
lon
，所述航空器的纬度a
lat
；所述根据所述航空器位置信息，计算当前位置东西向的射线与多边形交点的数量包括：min(d
latn
，d
latn+1
)≤f
lat
≤max(d
latn
，d
latn+1
)判断a点是否位于线段d
n
d
n+1
的最大纬度和最小纬度之间，若否，则所述射线与线段d
n
d
n+1
无交点，对下一条线段进行判断，若是，进入下一步；当min(d
latn
，d
latn+1
)＜f
lat
＜max(d
latn
，d
latn+1
)时，计算交点f的经度，包括：f
lon
＝d
lonn-((d
lonn-d
lonn+1
)*(d
latn-f
lat
))/(d
latn-d
latn+1
)其中，a点东西向射线与d
n
d
n+1
线段交点为f，f
lon
表示交点f的经度；f
lat
表示交点f的纬度，交点f的纬度与a点的纬度相等；判断交点的数量，包括：若f
lon
＝a
lon
，则a点在多边形边的d
n
d
n+1
上；若f
lon
＞a
lon
，则所述射线与多边形边d
n
d
n+1
存在一个交点，交点的数量增加一个；以及若f
lon
＜a
lon
，则所述射线与多边形边d
n
d
n+1
不存在交点，焦点数量不变。7.根据权利要求6所述的一致性监控方法，其特征在于，线段d
n
d
n+1
的两端点为d
n
和d
n+1
，若d
latn
＝d
latn+1
，则a点与d
n
d
n+1
在同一水平线上，还需判断是否满足：min(d
lonn
，d
lonn+1
)≤a
lon
≤max(d
lonn
，d
lonn+1
)若满足，则a点位于多边形的d
n
d
n+1
边上。8.根据权利要求6所述的一致性监控方法，其特征在于，线段d
n
d
n+1
的两端点为d
n
和d
n+1
，若满足：a
lat
＝d
latn
且a
lon
＜d
lonn
或a
lat
＝d
latn+1
且a
lon
＜d
lonn+1
则a点东西射线与多边形边d
n
d
n+1
存在一个交点，交点为d
n
或d
n+1
；若d
latn
＞d
latn+1
，交点个数减0.5；若d
latn
＜d
latn+1
，交点个数加0.5。9.根据权利要求3所述的一致性监控方法，其特征在于，所述根据所述航空信计算航空器到航路航线中心线的第一距离，将所述第一距离与所述宽度比对，根据比对结果判断航空器的偏航情况包括：获取航路航线中任意一段航线段，中心线的两端端点为b(b
lat
，b
lon
)和c(c
lat
，c
lon
)，航空器的位置为a(a
lat
，a
lon
)，航空器的位置到中心线的距离为d，线段ab、bc和ac的长度分别为c、a和b；若b2+c2＜a2，则若a2+c2＜b2，则d＝b；
若a2+b2＜c2，则d＝c；，则d＝c；若d＞d
max
，则航空器偏航飞行；若d≤d
max
，则航空器正常飞行；航路航线包括多个航线段，航路航线的一致性比对包括判断任意时刻所述航空器在对应的航线段是否偏航飞行；其中，earth_radius表示地球的平均半径；d
max
表示航路航线对应宽度；在经纬坐标系中a＝arccos(cos(b
lat
)cos(c
lat
)cos(b
lon-c
lon
)+sin(b
lat
)sin(c
lat
))
×
earth_radius；b＝arccos(cos(a
lat
)cos(c
lat
)cos(a
lon-c
lon
)+sin(a
lat
)sin(c
lat
))
×
earth_radius；c＝arccos(cos(a
lat
)cos(b
lat
)cos(a
lon-b
lon
)+sin(a
lat
)sin(b
lat
))
×
earth_radius。
技术总结
本公开提供了一种通用航空低空通航飞行的一致性监控方法，包括：获取航空器的航空信息，航空信息包括航空器的经纬度和飞行高度；获取航空器的飞行计划数据，飞行计划数据包括：飞行类型，包括航路航线飞行和空域飞行；地理模型参数，包括航路航线和空域的地理模型参数，航路航线的地理模型参数包括中心线各顶点坐标及航路航线对应的宽度，空域的地理模型参数包括水平面形状各顶点的经纬度、空域高度上限及空域高度下限；根据航空信息与飞行计划数据判断航空器是否偏航飞行，包括：若飞行类型为空域飞行，根据航空器的位置信息以及飞行空域的地理模型参数判断航空器是否处于空域范围内，若是，则未偏航飞行，若否，则偏航飞行。则偏航飞行。则偏航飞行。
