CN117275292B - 用于航空器单发离场的航径规划方法、装置和计算设备 - Google Patents

Abstract

提供了用于航空器单发离场的航径规划方法、装置和计算设备。方法可以包括：获取机场数据，其中机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离；基于起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列和转弯半径确定航空器的飞行航径，飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径；确定飞行航径上的多个安全区，分别与飞行航径包括的各个航径对应；基于至少一个安全区内的地形数据、增速高以及增速距离确定航空器爬升到增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置；以及基于航路点位置序列、飞行航径、多个安全区、增速起始位置以及增速结束位置确定并输出航空器的航径相关信息。

Description

用于航空器单发离场的航径规划方法、装置和计算设备

技术领域

本发明涉及航空导航领域，尤其涉及一种用于航空器单发离场的航径规划方法、装置和计算设备。

背景技术

目前，飞行程序有针对航空器(例如，飞机)的离场飞行程序(例如，传统离场飞行程序、基于性能导航(PBN)的离场飞行程序)，其可以提供一种飞行路线，使得航空器在根据该飞行路线飞行的情况下能够避开相关区域内的障碍物，并且能够具有相应的载量从而正确安全地离开机场。这些离场飞行程序通常针对航空器的正常起飞，即航空器的所有发动机均正常工作。

另外，在航空器离场过程中，可能受到一些意外原因(例如，鸟类撞击)的干扰从而引起单发问题，因此在设计离场飞行程序时还应当考虑单发时的处理方式。

因此，需要一种当航空器起飞过程中出现单发时，能够使得航空器爬升至安全高度之后到达预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)的离场飞行程序。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明应对在航空器在起飞时，根据机场周边的障碍物和航空器的爬升梯度，设计出当航空器起飞过程中出现单发时，爬升至安全高度到达预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)的离场飞行程序。

根据本申请的一方面，提供了一种用于航空器单发离场的航径规划方法，该方法可以包括：获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离；基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径；确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区分别与所述飞行航径包括的各个航径对应；基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置；以及基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息。

根据本申请的另一方面，还提供了一种用于航空器单发离场的航径规划装置，该装置可以包括：获取模块，用于获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离；飞行航径确定模块，用于基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径；安全区确定模块，用于确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区分别与所述飞行航径包括的各个航径对应；增速模块，用于基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置；以及输出模块，用于基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息。

根据本申请的另一方面，还提供了一种计算设备，该计算设备包括：处理器；以及存储器，其中存储有计算机程序，所述计算机程序在由所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

通过本申请的用于航空器单发离场的航径规划方案，通过计算设备基于所获取的机场数据(可以定期及时更新)自动确定每个航径及其相应的安全区，并据此确定增速起始位置和增速结束位置，从而可以确定出航空器在单发离场飞行过程中的航径关键信息，从而操作人员可以根据规划的飞行航径方便且准确地操作航空器，从而使得航空器能够爬升到安全高度并且在之后到达用于单发离场程序的预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)。

附图说明

附图示出了本申请的各方面的各种实施例，并且它们与说明书一起用于解释本申请的原理。本技术领域内的技术人员明白，附图所示的特定实施例仅是实例性的，并且它们无意限制本申请的范围。在附图中：

图1示出了应用根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划方法的应用场景图。

图2示出了根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划方法的流程示意图。

图3A-3B示出了根据本申请实施例的确定起飞安全区和转弯安全区的示意图。

图4示出了确定多个位置之间的飞行航径以及相应的安全区的示意图。

图5A-5B分别从不同的视角呈现了基于起飞安全区的地形数据确定最小爬升梯度的示意图。

图6分别从不同的视角呈现了基于转弯安全区的地形数据确定最小爬升梯度的示意图。

图7-图9示出了航径相关信息的输出方式的示意图。

图10和图11分别示出了过点转弯和旁切转弯的示意图。

图12示出了转弯航径的入弯位置和出弯位置的示意图。

图13示出了根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如前面所述，本申请主要针对在航空器在起飞时，根据机场周边的障碍物和航空器的爬升梯度，设计出当航空器起飞过程中出现单发时，爬升至安全高度到达预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)的离场飞行程序。航空器的操作人员能够根据该离场飞行程序的指引而正确的操作航空器，从而安全正确地完成离场操作，即提供了一种用于航空器单发离场的航径规划方法。

在下面更详细的描述之前，首先对本申请需要用到的术语进行说明。

分离点位置：正常飞行离场程序与单发飞行离场程序切换的位置点，是一个指定位置点，如果在该分离点位置前发生单发，航空器在到达该分离点位置时立即开始转而按照单发飞行离场程序飞行，如果在该分离点位置及以后发生单发，由于航空器已通过之前的全发飞行达到了一定高度，可以满足后续执行标准离场飞行程序的越障要求。

航路点位置：所规划的航空器在离场过程中的各个途经点，其位置可以用经纬度坐标来表示。在实际规划飞行航径时，由于采用旁切转弯，因此可能某些航路点位置并不是实际的途径点，即航空器的飞行航径可能不途径某些航路点位置。此外，在本申请中涉及到的各个位置点的位置均可以用经纬度坐标来表示，并且提及的各个航径都是相对于水平面来描述的，例如，虽然从A位置到B位置的飞行高度存在变化，但是A位置到B位置之间的飞行航径仍是指从A位置到B位置在空间中的飞行轨迹投影到水平面上的航径。

增速高：预设高度，航空器爬升到增速高对应的高度之后，开始进行增速过程。

增速距离：增速过程所持续的预设飞行距离，即从增速开始位置到增速结束位置的航空器的飞行距离，并且在该段飞行距离内，航空器的飞行高度不变。

图1示出了应用根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划方法的应用场景图。

如图1所示，***100包括计算设备110和航空器120，航空器120内也可以安置有用于与计算设备110通信的相应的客户端或应用程序，并且航空器还具有用于向操作人员提供信息显示的显示屏。

计算设备110处仅需获取相关的数据，基于该数据自动执行根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划方法而得到了相应的单发离场的规划航径，并且将得到的单发离场的规划航径的相关信息传输至航空器内的客户端或应用程序，使得客户端或应用程序的显示界面可以向操作人员提供离场规划航径，从而操作人员可以根据该单发离场的规划航径对航空器进行操作。例如，计算设备110可以根据机场数据以及相关区域的地形数据而自动规划出能够避障的离场规划航径，如将在后文更详细描述的。

计算设备可以是具有任何处理功能的设备，例如服务器或终端设备等。

计算设备处的存储器上可以存储经执行从而可以进行各种处理(例如，数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、图形处理、几何算法处理或数字图像处理等等)以各种可行编程语言进行编程的计算机程序，该程序在由计算设备处的处理器执行时可以实现本文中的各种处理。此外，该计算设备上还可以安装各种应用程序或软件，以实现本申请所描述的各种用于航径规划的方法。此外，计算设备还可以与用户进行交互，可以通过输入装置(键盘、小键盘、或鼠标等)等接受用户输入，并且处理器可以利用用户的输入信息结合所执行的程序共同实现本文中的各种处理。

图2示出了根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划方法的流程示意图。该方法可以由如图1所示的计算设备110来执行。

如图2所示，在步骤S210中，获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离。

可选的，机场数据可以从航行资料汇编中获取，并且每个机场的机场数据是不同的。以上机场数据包括的几种数据类型仅仅是示例，可以获取更多类型的机场数据。

可选的，起飞点位置可以为跑道出口，并且分离点位置之后航空器到达预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)需要经过的各个航路点位置作为所述航路点位置序列，这些航路点位置是预先规划的。根据前文对分离点位置的说明，常规的离场飞行程序和单发离场飞行程序的航路点位置序列在该分离点位置开始不同，即在分离点位置之前，航空器可以按照常规的离场飞行程序操作，并且如果单发发生在分离点位置前，则在分离点位置之后切换至单发离场飞行程序，例如开始转弯而不是继续飞行。

另外，在获取到机场数据之后，还可以判断获取的数据是否是合理的。例如，可以针对每类机场数据设置相应的判断条件来进行判断。例如，各个航路点位置以及分离点位置不能与机场的距离超过50公里(例如，利用两点测地距离计算)；分离点位置的选择不能导致航空器起飞角度过小(例如，由于起飞角度左右侧两度限制从而分离点位置的选择需在限制的度数内)；增速高对应的高度需超过机场标高1000英尺等等。在这些数据合理的情况下，才进行后续操作。

在步骤S220中，基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径。

例如，在航空器需要经过的各个航路点位置已经确定的情况下，需要确定如何飞行，即沿着怎样的航径经过这些航路点位置，即需要确定在何处需要转弯、何处结束转弯，以到达用于单发离场程序的预设位置。

可选地，在确定飞行航径时，可以基于所述起飞点位置和所述分离点位置确定所述起飞航径；基于所述分离点位置以及所述航路点位置序列确定需要转弯,即基于所述分离点位置、所述航路点位置序列以及所述转弯半径确定至少一个转弯航径，每个转弯航径上包括入弯位置和出弯位置；以及针对每个转弯航径，将从所述转弯航径的出弯位置到下一个转弯航径的入弯位置或到用于单发离场程序的预设位置(例如，起飞机场或其他指定位置)之间的航径确定为所述转弯航径对应的直飞航径。

对于起飞航径，其可以是在起飞点位置和分离点位置之间的直线航径，也称为直飞航径。如前面所述的，虽然在飞行过程中航空器是不断爬升的，即在飞行高度上存在变化，但是本申请所述的飞行航径上的各个位置均是针对水平面来描述的，例如是用纬度和经度坐标来表示。起飞航径的起点位置和终点位置分别是已知的起飞点位置和分离点位置。

对于转弯航径和直飞航径，根据分离点位置以及航路点位置序列，飞行航径上可能存在一个或多个转弯航径，例如接下来的一个或两个航路点位置不在当前飞行方向上，则需要转弯，并且转弯进行了一定转弯角度之后，需要出弯以重新进入直飞阶段，因此每个转弯航径都具有对应的一个直飞航径。具体的转弯航径以及相应的直飞航径的确定方式将在后文结合附图进行描述。在本申请中，确定转弯航径是指确定转弯航径的入弯位置和出弯位置。确定直飞航径是指确定直飞航径的起始位置和终止位置，其起始位置一般为某个转弯航径的出弯位置，终点位置一般为下一个转弯航径的入弯位置或用于单发离场的预设位置。

由于分离点位置以及航路点位置序列中的任何三个相邻的位置会存在不在同一条直线的情况，因此在一个或多个位置处均需要进行转弯，即通常飞行航径会依次包括起飞航径、第一个转弯航径、第一个直飞航径、第二个转弯航径、第二个直飞航径等等。

在步骤S230中，确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区包括与所述飞行航径包括的各个航径对应的安全区。

可选地，安全区是指飞行航径上的两个位置(即，起飞点位置、分离点位置以及航路点位置序列的各个航路点位置)之间的在飞行航径两侧与飞行航径具有相应距离的区域(也是相对于水平面划分的区域)，可以调取该区域内的地形数据以供后续其他计算过程(例如，计算最小爬升梯度)使用。

可选地，确定安全区的步骤可以包括：针对所述起飞航径利用第一扩展率确定起飞安全区；针对每个转弯航径，基于所述转弯航径的前一个航径对应的安全区结束处的两侧边界线上的边界点位置，利用第二扩展率确定对应的转弯安全区；以及在每个转弯安全区之后，根据所述转弯安全区结束处的两条转弯边界线上的边界点位置，利用预定缩减率确定所述转弯安全区对应的直飞安全区。

在一些实施方式中，在确定了每个航径后，可以确定该航径对应的安全区，并相应地如将在后续描述的基于安全区的地形数据计算得到最小爬升梯度，进而确定增速起始距离和增速结束位置。然后，确定下一个航径，并确定该下一个航径对应的安全区，并基于安全区的地形数据在需要的情况下更新最小爬升梯度，进而更新增速起始距离和增速结束位置。接着，再确定下一个航径，并重复该操作，直到航空器到达用于单发离场程序的预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)。在本申请中，最小爬升梯度综合了各个安全区内的多个梯度，从而选择出更合适的一个爬升梯度，因此相对于现有技术中直接选择的较为保守的预设爬升梯度，能够允许更大的起飞载量。

另外，在另一些实施方式中，可以在针对航空器的整体飞行过程确定了包括各个航径的飞行航径后，再去确定该飞行航径对应的各个安全区，并相应地如将在后续描述的计算基于各个安全区的地形数据综合地确定最小爬升梯度，进而确定增速起始距离和增速结束位置。或者，即使随着每个航径的确定依次确定各个安全区，从而依次确定是否更新最小爬升梯度，实际上最后也是基于各个安全区的地形数据综合地确定出一个最小爬升梯度，进而确定增速起始距离和增速结束位置。

例如，在确定起飞航径对应的起飞安全区时，可以在所述起飞航径的经过所述起飞点位置的垂线上，确定在所述起飞航径两侧距所述起飞航径第一距离的两个扩展起点位置；然后，分别从所述两个扩展起点位置开始，沿着所述起飞航径以所述第一扩展率从所述第一距离扩展到在所述起飞航径两侧距所述起飞航径的第二距离，以得到扩展区域的两条边界线；接着，分别从所述两条边界线上的两个扩展终止位置开始，将所述两条边界线沿着所述起飞航径延伸并保持在所述起飞航径两侧距所述起飞航径第二距离，直到延伸到所述分离点位置；最后，将所述起飞点位置和所述分离点位置之间所述两条边界线包围的区域确定为所述起飞安全区。

更具体地，将所述起飞航径按照单位长度划分得到多个等分点位置，然后针对每个等分点位置，确定在所述起飞航径的经过所述等分点位置的垂线上在所述起飞航径两侧的相应边界点位置，使得所述第一距离以及同一侧的各个边界点位置距所述起飞航径的距离以所述第一扩展率连续扩展到所述第二距离，然后剩余边界点位置保持第二距离一直至分离点位置，即分离点位置两侧的边界点位置与所述起飞航径的距离也是第二距离。一般地，起飞点位置到分离点位置之间的起飞航径的长度长于从第一距离扩展到第二距离所需的航径的长度。

例如，结合图3A更清楚的描述该起飞安全区的确定方式。如图3A所示，在机场跑道出口(即，作为起飞点位置)的两侧各90米的距离处的位置作为起飞航径两侧的边界点位置A1和A2，然后以边界点位置A1和A2开始分别按照0.125(arctan 0.125或扩展角度7.1°)的扩展率经过各个边界点位置连续扩展至距起飞航径900米的距离，然后保持距起飞航径900米的距离到分离点位置。

又例如，在确定每个转弯航径的转弯安全区时，首先，确定前一安全区(例如起飞安全区或者前一个转弯安全区对应的直飞安全区)结束处的两条边界线上的边界点位置距所述前一安全区对应的航径的距离(也即距该航径的终点位置的距离)；然后，在所述转弯航径的入弯位置和出弯位置之间，基于所述距离并利用第二扩展率在所述转弯航径的两侧确定所述转弯航径对应的两条转弯边界线；最后，将从所述转弯航径的入弯位置到出弯位置之间所述两条转弯边界线包围的区域确定为所述转弯航径对应的转弯安全区。

更具体地，针对每个转弯航径确定两条转弯边界线时，由于每个转弯航径是一段圆弧，可以将所述转弯航径相对于转弯圆心位置的转弯角度按照单位角度(例如，5°)划分为多个圆弧段，得到多个圆弧划分位置，可选的，在划分圆弧段时可以基于向上取整来进行；然后，对于每个圆弧划分位置，确定位于所述圆弧划分位置两侧的边界点位置，其中所述圆弧划分位置两侧的边界点位置、所述圆弧划分位置以及所述转弯圆心位置在同一条直线上，并且所述距离(前一安全区结束处的两条边界线上的边界点位置距所述前一安全区对应的航径的距离)以及每个圆弧划分位置对应的边界点位置相对于相应的圆弧划分位置的距离满足所述第二扩展率；基于每个圆弧划分位置对应的边界点位置而确定所述转弯航径对应的两条转弯边界线。可选的，也可以对两条转弯边界线距转弯航径的距离的上限阈值进行设定，从而当该距离超过该上限阈值时，以该上限阈值延伸。

例如，如图3B中所示，在起飞航径之后进入第一个转弯航径，该第一个转弯航径T经划分后得到多个圆弧划分位置(D1,D2,D3,..DN)，然后从转弯圆心位置O(在确定转弯航径的过程中会得到转弯圆心坐标)开始针对每个圆弧划分位置做射线，并且在每个圆弧划分位置Di对应的射线上在该圆弧划分位置Di两侧均有两个边界点位置(SSi-1,SSi-2)，i为大于等于1且小于等于N的整数，其中，SS1-1到圆弧划分位置D1的第一距离，SS2-1到圆弧划分位置D2的第二距离，SS3-1到圆弧划分位置D3的第三距离，…,SSN-1到圆弧划分位置DN的第N距离，以及即按照第二扩展率扩展的，这样基于各个边界点位置得到两条转弯边界线，进而确定转弯安全区。

又例如，在确定每个转弯安全区对应的直飞安全区时，首先，确定所述转弯安全区结束处的两条转弯边界线上的边界点位置与所述转弯航径的出弯位置的距离；然后，在所述转弯航径之后的直飞航径上，基于所述距离并利用预定缩减率确定所述直飞航径对应的两条边界线，其中所述两条边界线与所述直飞航径的距离缩减到预定距离之后，所述两条边界线沿着所述直飞航径延伸并保持在所述直飞航径两侧距所述直飞航径所述预定距离；最后将所述直飞航径的起点位置和终点位置之间所述两条边界线包围的区域确定为所述转弯安全区对应的直飞安全区。

在确定直飞安全区的过程与确定起飞安全区的过程类似，只是一者是扩展，另一者是缩减，因此更多的细节可以参考起飞安全区的确定过程，例如利用单位距离来划分该直飞航径并得到多个边界点位置的过程，这里不再重复描述。继续如图3所示，在转弯安全区之后，两侧边界线逐渐缩减直到距直飞航径相距预定距离(例如，900米)。

在步骤S240中，基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置。

航空器的增速过程是在到达增速高对应的高度后进行的，因此增速起始位置是一个关键位置，需要对其进行确定，相应的也应该确定增速过程完成的位置。

如前面所述的，在一些实施方式中，可以按照每个航径(起飞航径、第一个转弯航径、第一个直飞航径、第二个转弯航径、第二个直飞航径等等)来逐个确定安全区，并相应地如将在后续描述的那样确定或更新最小爬升梯度从而确定爬升到增速高对应的高度的增速所需距离。这种方式可以针对每个航径进行相应的计算，可以得到每个航径的多个信息，以供其他规划过程使用。

在另一些实施方式中，可以针对所有航径来综合确定出一个综合的增速所需距离，进而确定增速起始位置和相应的增速结束位置。这种方式可以降低计算复杂度。

以下对这两种实施方式进行详细介绍。

在第一种实施方式中，由于在每确定一个航径之后确定相应的安全区，则可以通过以下操作来确定增速起始位置以及增速结束位置。

首先，基于所述起飞安全区内的地形数据，确定所述航空器的最小爬升梯度，并且基于所述最小爬升梯度和所述增速高确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度所需要的增速所需距离。

然后，响应于确定起飞航径的飞行距离大于等于所述增速所需距离，基于所述增速所需距离、所述起飞航径的飞行距离、所述起飞点位置和所述分离点位置确定所述增速起始位置，并且基于所述增速起始位置以及所述增速距离确定所述增速结束位置。

或者，响应于确定起飞航径的飞行距离小于所述增速所需距离，也就是说，在起飞航径内航空器未爬升到增速高对应的高度，在起飞航径结束时它仍然在继续爬升并进入转弯航径，对于所述起飞安全区之后每次确定的安全区(例如，转弯安全区、直飞安全区等等)执行以下操作，直到确定所述增速所需距离在当前安全区对应的航径内结束。

首先，由于航空器在前一安全区并未爬升到增速高对应的高度，因此此时可以基于当前安全区内的地形数据，确定是否更新最小爬升梯度以及基于更新的最小爬升梯度和所述增速高更新所述增速所需距离；以及响应于确定所述增速所需距离或更新的增速所需距离在当前安全区对应的当前航径内的剩余所需距离(也即，所述增速所需距离或者所述更新的增速所需距离减去在当前安全区之前的航径的飞行距离总和的剩余距离)小于等于当前航径的飞行距离，确定所述增速所需距离在当前安全区对应的航径内结束，并且基于所述剩余所需距离、当前航径的飞行距离、当前航径的起点位置和终点位置确定所述增速起始位置，且基于所述增速起始位置以及所述增速距离确定所述增速结束位置。

另外，响应于确定所述增速所需距离或更新的增速所需距离在当前安全区对应的当前航径内的剩余所需距离大于当前航径的飞行距离，也即所述增速所需距离未在当前安全区对应的航径内结束，因此需要确定其是否将在下一个航径内结束，因此可以将先前计算的剩余所需距离进一步减去当前航径的飞行距离，作为更新的剩余所需距离，并将下一个确定的安全区作为当前安全区，再重复上述操作，例如确定是否更新增速所需距离，并将更新的剩余所需距离与更新的当前安全区的当前航径的飞行距离进行比较。

例如，如图4所示，图中示出了三个位置(各个位置(例如经纬度)是已知的)，先确定了第一个位置(例如，起飞点位置)与第二个位置(例如，分离点位置)之间的起飞航径的飞行距离为20km，当计算得到的航空器爬升到增速高对应的高度所需要的飞行距离(增速所需距离)为15km时，即在第一个位置和第二个位置之间，如图4中的实心圆点所示，则可以根据这两个位置、增速所需距离以及起飞航径的飞行距离，利用例如定比分点公式确定增速起始位置；当计算得到的航空器爬升到增速高对应的高度所需要的增速所需距离为25km时，则将增速所需距离25km减去起飞航径的飞行距离20km，得到5km的剩余所需距离。

然后，继续如图4所示，在确定了第二个位置与第三个位置之间的飞行航径(例如，包括转弯航径和直飞航径)(假设此时无需更新最小爬升梯度，从而无需更新增速所需距离的初始值，当然即使更新了最小爬升梯度也可以重新计算增速所需距离，并重新确定增速所需距离与起飞航径等等的飞行距离之间的关系)，并相应确定第二个位置和第三个位置之间的航径(包括转弯航径和直飞航径)的飞行距离为20km之后，可以确定剩余所需距离5km小于第二个位置和第三个位置之间的飞行距离20km，即剩余所需距离的终止处在第二个位置和第三个位置之间。例如，第二个位置为转弯航径的入弯位置，并且出弯位置E在第二个位置和第三个位置之间，可以确定第二个位置与出弯位置E之间的转弯角度，并结合转弯半径可以确定转弯航径的圆弧长度(即转弯航径的飞行距离)，并确定5km的剩余所需距离的终止处是在出弯位置E和第三个位置的直飞航径之间还是在转弯航径上。当在出弯位置E与第三个位置之间时，可以基于1)5km减去转弯航径的飞行距离之后的剩余所需距离、2)出弯位置E和第三个位置以及3)出弯位置E和第三个位置之间的飞行距离并利用针对直线的定比分点公式计算增速起始位置；当在转弯航径之间时，可以基于1)5km的剩余所需距离、2)入弯位置和出弯位置之间的转弯角度以及转弯距离以及3)转弯圆心的位置，并利用针对角度的定比分点公式计算增速起始位置。

例如，设两点A(x₁，y₁)，B(x₂，y₂)，在两点连线上有一点P(x，y)，且则针对直线的定比分点公式为：

例如，以图4中增速为例，以增速起始位置在起飞点位置与分离点位置之间为例，起飞航径的飞行距离为20km，增速所需距离为15km，λ＝3，并且分离点位置和起飞点位置已知，则带入上述公式就可以计算得到增速起始位置的具体坐标。

另外，对于转弯航径，转弯航径的起点位置(即入弯位置或图4中的第二个位置)和终点位置(即图4中的出弯位置E)以及飞行距离已知，假设转弯航径的飞行距离为m1＝10km，剩余所需距离为m2＝5km，因此可以基于剩余增速距离所对应的转弯角度来确定增速起始位置。

例如，可以根据已知的转弯圆心位置和入弯位置(入弯点位置)以及转弯半径确定转弯圆心和入弯位置的连线相对于经过转弯圆心且平行于参考坐标系的水平轴的直线L0的第一夹角(J1)，并且根据已知的转弯圆心和出弯位置(出弯点位置)以及转弯半径确定转弯圆心位置和入弯位置的连线相对于直线L0的第二夹角(J2)，其中第一夹角和第二夹角之间的角度即为转弯角度。

然后，利用定比分点公式确定增速开始位置与转弯圆心位置的连线相对于直线L0的夹角(Z)，即Z＝J1+(J2-J1)*(m2/m1)。

然后，由于转弯圆心位置O已知，并表示为(x₀，y₀)，则可以得到增速起始位置的坐标如下：x’＝x₀+r*cos(Z)；且y’＝y₀+r*sin(Z)。该过程可以称为利用基于角度的定比分点公式的计算过程。

在确定了增速起始位置之后，由于增速距离是已知的，因此可以确定增速结束位置位于哪个航径上，并且可以类似的计算增速结束位置。可以通过以下操作来确定增速结束位置。

首先，可以基于增速起始位置与增速起始位置所在的增速航径(可能为起飞航径、转弯航径或者直飞航径中的一者)的终点位置之间的飞行距离以及增速距离确定增速结束位置是否在增速航径内。在增速结束位置在增速航径上的情况下，基于增速起始位置与增速航径的终点位置之间的飞行距离以及增速距离，确定增速结束位置；以及在增速结束位置不在增速航径内的情况下，基于增速起始位置与增速航径的终点位置之间的飞行距离、增速距离、后续的一个或多个航径内的飞行距离以及该一个或多个航径中最后一个航径的起点位置和/或终点位置，确定所述增速结束位置。

类似的，作为具体示例，在增速结束位置不在增速航径上的情况下，重复进行如下操作，直到不断更新的当前剩余增速距离小于当前航径的下一个航径的飞行距离：在确定了当前航径(初始值为所述增速航径)的下一个航径的飞行航径之后，将当前剩余增速距离(初始值为所述增速距离与在所述增速航径内从增速起始位置开始已经飞行的飞行距离的差值)与下一个航径的飞行距离进行比较；在当前剩余增速距离小于下一个航径的飞行距离的情况下，基于当前剩余增速距离、下一个航径的飞行距离以及下一个航径的起点位置和终点位置，确定所述增速结束位置；以及在当前剩余增速距离大于等于下一个航径内的飞行距离的情况下，利用当前剩余增速距离减去下一个航径内的飞行距离后的距离更新当前剩余增速距离，并利用下一个航径更新当前航径(将下一个航径作为当前航径)。更具体地利用航径的起点位置和终点位置以及各个距离之间的关系求增速结束位置的具***置的过程可以如参考图4描述的，即可以利用针对直线的定比分点公式或针对角度的定比分点公式来计算。

可选地，如前面所述的基于起飞安全区的地形数据确定最小爬升梯度的步骤可以示例性地如下进行：根据所述多个等分点位置(如前面所述的在确定起飞安全区时划分得到)，确定所述安全区的多个子区域；确定每个子区域对应的地形范围，并取该地形范围内的最高高度，代表该子区域中的地形高度；根据每个子区域中的地形高度与该子区域对应的等分点位置距起飞点位置的飞行距离，确定该等分点位置对应的梯度；以及取所述多个等分点位置分别对应的梯度中的最大梯度，作为最小爬升梯度。此外，后续确定直飞区域内的最小爬升梯度也是类似的过程。

例如，图5A-5B分别从不同的视角呈现了基于起飞安全区的地形数据确定最小爬升梯度的示意图。如图5A-5B所示，按照单位长度(例如，30米)划分得到了多个等分点位置(编号为1、2、3…)，分离点位置作为最后一个等分点位置。将起飞安全区在起飞点位置与第一个等分点位置或者后续每两个等分点位置之间的部分安全区视为一个子区域，例如图中所示的Z1，Z2，…。然后，确定每个子区域内的地形高度，进而得到各个等分点位置对应的梯度，例如，基于子区域Z1内的地形高度(y)与从起飞点位置到等分点位置1的飞行距离(x)，可以得到该等分点位置1对应的梯度(例如，梯度＝arctan(y/x))，然后将各个等分点位置对应的梯度中具有最大值的梯度作为最小爬升梯度。应注意，可能该最高的地形高度并不是刚好在飞行了x的距离处取的，但是由于单位长度的值较小，因此误差不大，并且可以在得到各个等分点位置对应的梯度之后，可以适当地取该梯度的大于1的倍数，例如1.2倍作为最终的梯度。

例如，基于转弯安全区的地形数据确定最小爬升梯度的方式与前面类似，只是安全区的划分基于单位角度，可以具体如下：根据所述多个圆弧划分位置(如前面所述在确定转弯安全区时划分得到)，确定所述转弯安全区的多个子区域；确定每个子区域对应的地形范围，并取该地形范围内的最高高度，代表该子区域中的地形高度；根据每个子区域中的地形高度与该子区域对应的圆弧划分位置距起飞点位置的飞行距离，确定该圆弧划分位置对应的梯度；以及取所述多个圆弧划分位置分别对应的梯度中的最大梯度，作为最小爬升梯度。

例如，如图6所示，按照单位角度(例如，5°)划分得到了多个圆弧划分位置(编号为D1、D2、D3…)，将转弯安全区在入弯位置与第一个圆弧划分位置或者后续每两个圆弧划分位置之间的部分安全区视为一个子区域，例如图中所示的Z1，Z2，…。然后，确定每个子区域内的地形高度，进而得到各个圆弧划分位置对应的梯度，例如，类似的，基于子区域Z1内的地形高度y与从起飞点位置到圆弧划分位置1的飞行距离x，可以得到该圆弧划分位置1对应的梯度(例如，梯度＝arctan(y/x))，然后将各个圆弧划分位置对应的梯度中具有最大值的梯度作为基于转弯安全区的地形数据确定的最小爬升梯度。

以上针对第一种实施方式确定增速起始位置和增速结束位置的过程进行了详细描述(每确定一个航径，即确定相应的安全区以及确定是否更新增速起始位置和增速结束位置)，以下针对第二种实施方式确定增速起始位置和增速结束位置的过程进行详细描述(在确定了所有航径以及相应的安全区之后，综合确定一个增速起始位置和一个增速结束位置)。

在第二种实施方式中，确定增速起始位置和增速结束位置的过程可以包括以下操作。

首先，基于针对飞行航径包括的各个航径(起飞航径、至少一个转弯航径和至少一个直飞航径)确定的多个安全区中的每个安全区内的地形数据，确定航空器的最小爬升梯度，并基于最小爬升梯度确定爬升到所述增速高对应的高度所需要的增速所需距离。

如前面所述的，针对起飞航径和直飞航径，可以按照单位距离划分安全子区域，并确定每个子区域对应的地形范围，并取该地形范围内的最高高度，代表该子区域中的地形高度；根据每个子区域中的地形高度与该子区域对应的等分点位置距起飞点位置的飞行距离，确定该等分点位置对应的梯度；以及取所述多个等分点位置分别对应的梯度中的最大梯度，作为最小爬升梯度。同时，对于每个转弯安全区也类似地基于单位角度划分的圆弧划分位置而确定多个子区域，进而也确定出一个最小爬升梯度。因此，将针对所有安全区计算的最小爬升梯度中的最大值作为最终的一个最小爬升梯度。

然后，基于所述增速所需距离以及所述飞行航径上的每个航径内的飞行距离，确定从所述起飞点位置沿着所述飞行航径飞行了所述增速所需距离时的位置所位于的第一航径(可能为起飞航径、转弯航径或者直飞航径中的一者)以及飞行了所述增速所需距离和所述增速距离时的位置所位于的第二航径(可能为起飞航径、转弯航径或者直飞航径中的一者)，其中所述第一航径与所述第二航径相同或不同。

接着，基于所述增速所需距离在所述第一航径内所占据的第一部分距离、所述第一航径内的飞行距离以及所述第一航径的起点位置和终点位置(第一航径为转弯航径时第一航径的起点位置和终点位置即分别为入弯位置和出弯位置)，确定所述增速起始位置；并且基于所述增速所需距离加上所述增速距离在所述第二航径内所占据的第二部分距离、所述第二航径内的飞行距离以及所述第二航径的起点位置和终点位置(第一航径为转弯航径时第一航径的起点位置和终点位置即分别为入弯位置和出弯位置)，确定所述增速结束位置。

再次回到图4，假设已经确定了从起飞点位置到用于单发离场程序的预设位置的飞行航径上的各个航径，并且相应地确定了各个安全区，进而综合各个安全区的最小爬升梯度确定出了最终的最小爬升梯度，利用该最终的最小爬升梯度计算出的增速所需距离以及增速距离，来确定增速起始位置和增速结束位置所在的航径。

例如，在确定了从起飞点位置到用于单发离场程序的预设位置的飞行航径之后，飞行航径上的每个航径的飞行距离是已知的，因此当第一个位置和第二个位置之间的起飞航径的飞行距离为20km，第二个位置和第三个位置之间的航径的飞行距离为10km(其中转弯航径6km且直飞航径4km)，第三个位置和第四个位置之间的航径的飞行距离为10km(其中转弯航径2km且直飞航径8km)，计算的增速所需距离为25km，并且增速距离为10km时，可以确定上述第一航径是在第二个位置和第三个位置之间的转弯航径，并且增速所需距离在第一航径内所占据的第一部分距离为5km(即25km减去20km得到)。同时，还可以确定上述第二航径是在第三个位置和第四个位置之间的直飞航径上，并且增速所需距离加上增速距离在第二航径(直飞航径)内所占据的第二部分距离为3km(即，35km减去从第一个位置到第三个位置的多个航径的总飞行距离30km以及第三个位置与第四个位置之间的转弯航径的飞行距离2km，剩余3km)。然后，可以利用航径的起点位置和终点位置以及各个距离之间的关系来计算具体的增速起始位置和增速结束位置(例如坐标)，例如可以利用针对直线的定比分点公式或针对角度的定比分点公式来计算。

回到图2，在步骤S250中，基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息。

可选地，所述航径相关信息包括以下一项或多项：所述航路点位置序列；各个安全区的边界线上的边界点位置(例如根据前面所述的单位距离和单位角度划分而确定的边界线上的各个边界点位置)；所述航空器沿着飞行航径的飞行高度；每个关键位置(例如，航路点位置、每个航径的起始位置和结束位置(包括转弯航径的入弯位置或出弯位置)等)；在每个关键位置处的累计飞行距离；增速起始位置和增速结束位置；每个航径的爬升梯度；以及从地形数据导出的每个航径对应的安全区内最高障碍物高度和坐标等等。

例如，航路点位置序列指示航空器所需要途径的位置，飞行航径指示航空器如何途径这些航路点(即，何时直飞、何时转弯等等)，增速起始位置指示航空器飞行到何处开始进行增速，并且增速结束位置指示航空器何时结束增速过程。此外，通过飞行航径可以确定每个航路点位置处的累计飞行距离；通过计算的最小爬升梯度可以确定在增速起始位置之前航空器在各个关键位置处的飞行高度；等等。

可选地，在增速过程(增速期间航空器平飞，即梯度为0)结束之后，航空器可以继续爬升，即可以基于在增速结束位置之后的飞行航径对应的安全区内的地形数据，确定爬升梯度；在所述爬升梯度小于预设爬升梯度(例如，2.402)的情况下，将所述预设爬升梯度用作所述航空器的继续爬升梯度；并且在所述爬升梯度大于等于预设爬升梯度的情况下，将所确定的爬升梯度用作所述航空器的继续爬升梯度。

这样，也可以基于该继续爬升梯度来计算在增速结束位置之后的飞行航径上航空器的飞行高度，并将其包括在航径相关信息中。

可选地，得到的航径相关信息可以以图表的形式呈现，或者基于该航径相关信息生成图像或动画等，使得可以显示在显示界面上，以用于指示操作人员操作。

例如，图7-图9示出了航径相关信息的输出方式的示意图。

如图7所示，图7示出了将航径相关信息与机场实际环境相糅合后的一个场景示意图，其示出了航空器起飞后出现单发，然后在分离点位置之后进行转弯以向用于单发离场程序的预设位置飞行的飞行航径以及飞行航径两侧的安全区。此外，从图7中也可以看到从起飞点位置到分离点位置的起飞航径上，起飞安全区逐渐扩展到一定位置，然后保持与起飞航径的特定距离到分离点位置；转弯安全区从入弯位置到出弯位置也逐渐扩展；接着直飞安全区从出弯位置开始，逐渐缩减到一定位置，然后保持与起飞航径的特定距离到下一个入弯位置或用于单发离场程序的预设位置。在此期间，航空器离场过程也是逐渐爬升的。

如图8所示，图8以表格的形式示出了各个实际途径的航路点位置处的坐标、以及飞行距离以及从前一个航路点位置飞到当前航路点位置之间的安全区内的最高障碍物的位置坐标。

如图9所示，图9以图表的形式示出了航空器的飞行高度的变化示意图，同时还示出了在飞行航径对应的安全区内的障碍物高度。例如，在到达增速高对应的高度前的爬升阶段，航空器以计算的梯度进行爬升，该梯度可使得航空器飞越障碍物。在达到增速开始位置时，航空器开始增速过程并平飞，在增速过程结束即到达增速结束位置之后，航空器又继续爬升。

通过参考图2-图9描述的用于航空器单发离场的航径规划方法，通过确定每个航径及其相应的安全区，并据此确定增速起始位置和增速结束位置，从而可以确定出航空器在单发离场飞行过程中的航径关键信息，从而操作人员可以根据规划的航径操作航空器，使得航空器能够爬升到安全高度并且在之后到达用于单发离场程序的预设位置(例如，返回起飞机场或飞行到其他指定位置)。

下面结合图10-图12对步骤S220中涉及的确定转弯航径的操作进行介绍。

例如，转弯方式可以包括过点转弯和旁切转弯，并且在分离点位置处转弯方式只能是过点转弯。图10和图11分别示出了过点转弯和旁切转弯的示意图。如图10所示，过点转弯是指在经过分离点位置或航路点位置(入弯位置)T1之后再进行转弯到出弯位置E，进而直飞到达下一个航路点位置或预设位置T2，而如图11所示，旁切转弯是指转弯航径会分别与航路点位置T1与其上一个航路点位置T0的连线以及该航路点位置T1与其下一个航路点位置T2的连线旁切。

在一些实施例中，在转弯方式为过点转弯的情况下，确定转弯航径可以具体包括如下操作。

首先，基于所述分离点位置和所述航路点位置序列确定要在其处进行转弯的至少一个入弯位置，其中，每个入弯位置为所述分离点位置或所述航路点位置序列中的航路点位置。

然后，基于每个入弯位置以及转弯半径确定相应的出弯位置。

例如，在确定出弯位置时，首先确定转弯圆心位置。

可以根据如下方式来选择是向左还是向右转弯：例如，设起飞点位置F1为(x₁,y₁)，分离点位置F2为(x₂,y₂)，且分别为起飞航径的起点和终点，F3(x,y)为分离点位置的下一个航路点位置，为直线外一点，如果F3到直线F1-F2的距离d＝(y₂-y₁)x+(x₁-x₂)y+(x₂·y₁-x₁·y₂)小于0，则在直线F1-F2左侧，即向左转弯，否则向右转弯。此外，可以利用点与直线位置关系以及入弯位置和已知的转弯半径确定转弯圆心的位置。例如，入弯位置是已知的，并且转弯圆心与该入弯位置的连线与该入弯位置处的切线垂直且与所述转弯圆心的距离为转弯半径。

或者，也可以根据以下方式确定转弯方向，并且类似地利用点与直线位置关系以及入弯位置和已知的转弯半径确定左转圆心位置和右转圆心位置。

例如，如果入弯位置被确定为分离点位置，转弯方向可以由分离点位置左右两侧的相应区域内的地形高度确定，例如，该相应区域可以为以左转圆心位置或右转圆心位置为准，到边距离为转弯半径+2000米的正方形区域范围，并且取该范围的地形高度最高值，并向最高值更低的一侧进行转弯。如果入弯位置为其他航路点位置，则可以先根据下一个航路点位置分别距两个左转圆心位置和右转圆心位置的距离确定，向距离更短的一侧转弯。

然后，基于转弯圆心位置以及下一个航路点位置，确定转弯航径的出弯位置。

例如，可以利用转弯圆心与转弯半径做圆，并且确定下一航路点位置与该圆的切点的位置，作为出弯位置。由于转弯圆心的位置、下一航路点位置以及转弯半径是已知的，因此可以确定出切点的位置。

例如，设圆外的一点(例如，转弯航径结束后的下一航路点位置)的坐标为A(x_a,y_a)，转弯圆心坐标为O(x₀,y₀)，转弯半径为r，则切点坐标计算方式为：

该下一航路点位置(第二航路点位置)与该圆存在两个切点，根据转弯方向可以确定两个切点中的具体哪个切点为出弯位置。

在另一些实施例中，在转弯方式为旁切转弯的情况下，可以基于分离点位置、航路点位置序列以及转弯半径确定要在其处进行转弯的至少一个入弯位置以及每个入弯位置对应的出弯位置，其中，每个入弯位置在分离点位置和航路点位置序列中的第一个航路点位置之间或者在航路点位置序列中的相邻两个航路点位置之间，并且每个出弯位置在航路点位置序列中的相邻两个航路点位置之间。

例如，在确定两个航路点位置(从第一航路点位置T1到第二航路点位置T2)的飞行航径时，基于第一航路点位置、第二航路点位置以及第二航路点位置的下一个航路点位置(第三航路点位置T3)，可以确定需要进行转弯操作，并且可以确定转弯方向。

此外，由于旁切转弯不适用于分离点位置，因此第一航路点位置S1可以为分离点位置或者航路点位置序列中的一个航路点位置。进一步地，转弯圆心位置在第一航路点位置与第二航路点位置之间的连线以及第二航路点位置与第三航路点位置之间的连线之间的角平分线上，并根据转弯半径与三角关系，可以确定转弯圆心位置与第二航路点位置的距离，并利用该距离与角平分线的公式可以确定转弯圆心坐标。

例如，如图12所示，将连线T1-T2与连线T2-T3形成的角度平分，得到角平分线L，在角平分线上找到与到连线T1-T2和连线T2-T3的垂直距离等于转弯半径的点，作为转弯圆心位置O，即转弯圆心位置O与连线T1-T2的距离的长度等于转弯半径，且转弯圆心位置O与T2-T3的连线的长度为转弯半径。因此由于航路点位置T1,T2和T3的位置坐标以及转弯半径已知，因此根据三角关系可以确定第二航路点位置T2到转弯圆心位置O的距离，进而利用该距离与角平分线的公式可以确定出转弯圆心位置O的坐标。

然后，基于转弯圆心位置的坐标、转弯半径以及第一航路点位置及其上一个航路点位置和下一个航路点位置，确定转弯航径的入弯位置和出弯位置。

例如，可以以上述确定的转弯圆心与给定的转弯半径做圆，该圆与第一航路点位置与第二航路点位置之间的连线以及第二航路点位置与第三航路点位置之间的连线分别有一个交点，则两个交点位置分别为入弯位置与出弯位置。例如，如图12所示的，两个切点P1和P2分别为入弯位置和出弯位置。具体的坐标确定方式可以通过前面的公式(1)计算。可见，入弯位置到第二航路点位置T2的距离不能大于上一个航路点位置T1到该第二航路点位置T2的距离，并且出弯位置到该第二航路点位置T2的距离不能大于下一个航路点位置T3到该第二航路点位置T2的距离。如果不满足该限制，则进行报警操作，从而提醒操作人员重新设置例如转弯半径以及航路点位置等的参数值。

因此，通过参考图10-12描述的方式，可以确定飞行航径上的至少一个转弯航径。相应地，在确定了每个转弯航径的出弯位置之后，相应的可以将该出弯位置到下一个入弯位置或者用于单发离场程序的预设位置的航径作为该转弯航径对应的直飞航径。

根据本申请的另一方面，还提供了一种用于航空器单发离场的航径规划装置。

图13示出了根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划装置的结构框图。该装置可以是如图1所示的计算设备或者包括在其中。

如图13所示，该装置1300可以包括获取模块1310、飞行航径确定模块1320、安全区确定模块1330、增速模块1340以及输出模块1350。

获取模块1310可以用于获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离。

例如，机场数据可以从航行资料汇编中获取，并且每个机场的机场数据是不同的。此外，在获取了机场数据之后，获取模块1310还可以对获取的机场数据进行合理性检查。

飞行航径确定模块1320可以用于基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径。

例如，可以基于所述起飞点位置和所述分离点位置确定所述起飞航径。例如，可以基于所述分离点位置、所述航路点位置序列以及所述转弯半径确定至少一个转弯航径，每个转弯航径上包括入弯位置和出弯位置。例如，可以针对每个转弯航径，将从所述转弯航径的出弯位置到下一个转弯航径的入弯位置或到预设位置之间的航径确定为所述转弯航径对应的直飞航径。

安全区确定模块1330可以用于确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区分别与所述飞行航径包括的各个航径对应。

例如，可以针对所述起飞航径利用第一扩展率确定起飞安全区。例如，可以针对每个转弯航径，基于所述转弯航径的前一个航径对应的安全区结束处的两条边界线上的边界点位置，利用第二扩展率确定对应的转弯安全区。例如，可以在每个转弯安全区之后，根据所述转弯安全区结束处的两条转弯边界线上的边界点位置，利用预定缩减率确定所述转弯安全区对应的直飞安全区。

增速模块1340可以用于基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置。

例如，在一些实施方式中，可以按照每个航径(起飞航径、第一个转弯航径、第一个直飞航径、第二个转弯航径、第二个直飞航径等等)来逐个确定安全区，并相应地如将在后续描述的那样确定或更新最小爬升梯度从而确定爬升到增速高对应的高度的增速所需距离。这种方式可以针对每个航径进行相应的计算，可以得到每个航径的多个信息，以供其他规划过程使用。此外，如果在前一安全区内航空器已经爬升到了增速高对应的高度，则在当前安全区以及后续确定的安全区无需再更新最小爬升梯度，从而无需更新增速所需位置，因此也可以节省计算量。

在另一些实施方式中，可以针对所有航径来综合确定出一个综合的增速所需距离，进而确定增速起始位置和相应的增速结束位置。这种方式可以降低计算复杂度。

输出模块1350可以用于基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息。

例如，所述航径相关信息包括以下一项或多项：所述航路点位置序列；各个安全区的边界线上的边界点位置(例如根据前面所述的单位距离和单位角度划分而确定的边界线上的各个边界点位置)；所述航空器沿着飞行航径的飞行高度；每个关键位置(例如，航路点位置、每个航径的起始位置和结束位置(包括转弯航径的入弯位置或出弯位置)等)；在每个关键位置处的累计飞行距离；增速起始位置和增速结束位置；每个航径的爬升梯度；以及从地形数据导出的每个航径对应的安全区内最高障碍物高度和坐标等等。

各个模块所执行的操作的更多细节可以参考前文参考图2-图12中的描述，因此这里不再重复描述。

可选地，该装置1300还可以包括其他的模块，例如爬升控制模块，用于基于在增速结束位置之后的飞行航径对应的安全区内的地形数据，确定爬升梯度，然后在所述爬升梯度小于预设爬升梯度的情况下，将所述预设爬升梯度用作所述航空器的继续爬升梯度；并且在所述爬升梯度大于等于预设爬升梯度的情况下，将所确定的爬升梯度用作所述航空器的继续爬升梯度。

该装置的各个模块可以以不同的方式划分，或者可以进一步被划分为更多的子模块。各个模块或者子模块可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件(例如，通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件)的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。各个模块的更多细节可以参考前文具体描述，这里不再重复。

根据本申请的另一方面，还提供了一种计算设备。该计算设备可以是如图1所示的计算设备，用于执行根据本申请实施例的用于航空器单发离场的航径规划方法。

作为示例，本申请的计算设备可以包括通过***总线连接的处理器、存储器，并且还可以包括网络接口、输入装置和显示屏等等。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作***，还可存储有计算机可执行程序，该计算机可执行程序被处理器执行时，可使得处理器实现如前面所述的与计算设备所执行的各种操作。该内存储器中也可储存有计算机可执行程序，该计算机可执行程序被处理器执行时，可使得处理器实现如前面所述的与计算设备所执行的各种操作。

处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，以用于实现或者执行本申请的实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，可以是X84架构或ARM架构的。

非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。应注意，本申请描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类别的存储器。

显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的方法和装置的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，或者提及的各个模块，均可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

如上详细描述的本申请的实施例仅仅是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该理解，在不脱离本申请的原理和精神的情况下，可对这些实施例或其特征进行各种修改和组合，这样的修改应落入本申请的范围内。

Claims (14)

1.一种用于航空器单发离场的航径规划方法，包括：

获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离；

基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径；

确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区分别与所述飞行航径包括的各个航径对应；

基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置；以及

基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息，

其中，每确定一个航径之后确定相应的安全区，其中，确定所述增速起始位置以及所述增速结束位置，包括：

基于起飞安全区内的地形数据，确定所述航空器的最小爬升梯度，并且基于所述最小爬升梯度和所述增速高确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度所需要的增速所需距离；以及

响应于确定所述起飞航径的飞行距离大于等于所述增速所需距离，基于所述增速所需距离、所述起飞航径的飞行距离、所述起飞点位置和所述分离点位置确定所述增速起始位置，并且基于所述增速起始位置以及所述增速距离确定所述增速结束位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，包括：

基于所述起飞点位置和所述分离点位置确定所述起飞航径；

基于所述分离点位置、所述航路点位置序列以及所述转弯半径确定至少一个转弯航径，每个转弯航径上包括入弯位置和出弯位置；

针对每个转弯航径，将从所述转弯航径的出弯位置到下一个转弯航径的入弯位置或到预设位置之间的航径确定为所述转弯航径对应的直飞航径。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述飞行航径上的多个安全区，包括：

针对所述起飞航径利用第一扩展率确定起飞安全区；

针对每个转弯航径，基于所述转弯航径的前一个航径对应的安全区结束处的两条边界线上的边界点位置，利用第二扩展率确定对应的转弯安全区；以及

在每个转弯安全区之后，根据所述转弯安全区结束处的两条转弯边界线上的边界点位置，利用预定缩减率确定所述转弯安全区对应的直飞安全区。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述起飞航径上利用第一扩展率确定所述起飞安全区，包括：

在所述起飞航径的经过所述起飞点位置的垂线上，确定在所述起飞航径两侧距所述起飞航径第一距离的两个扩展起点位置；

分别从所述两个扩展起点位置开始，沿着所述起飞航径以所述第一扩展率从所述第一距离扩展到在所述起飞航径两侧距所述起飞航径的第二距离，以得到扩展区域的两条边界线；

分别从所述两条边界线上的两个扩展终止位置开始，将所述两条边界线沿着所述起飞航径延伸并保持在所述起飞航径两侧距所述起飞航径第二距离，直到延伸到所述分离点位置；以及

将所述起飞点位置和所述分离点位置之间所述两条边界线包围的区域确定为所述起飞安全区。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述分离点位置、所述航路点位置序列以及所述转弯半径确定至少一个转弯航径，包括：在采用过点转弯方式的情况下，

基于所述分离点位置和所述航路点位置序列确定要在其处进行转弯的至少一个入弯位置，其中，每个入弯位置为所述分离点位置或所述航路点位置序列中的航路点位置；以及

基于每个入弯位置以及转弯半径确定相应的出弯位置。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述分离点位置、所述航路点位置序列以及所述转弯半径确定至少一个转弯航径，包括：

在采用旁切转弯方式的情况下，基于所述分离点位置、所述航路点位置序列以及转弯半径确定要在其处进行转弯的至少一个入弯位置以及每个入弯位置对应的出弯位置，

其中，每个入弯位置在所述分离点位置和所述航路点位置序列中的航路点位置之间或者在所述航路点位置序列中的相邻两个航路点位置之间，并且每个出弯位置在所述航路点位置序列中的相邻两个航路点位置之间。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，基于前一安全区结束处的两条边界线上的边界点位置，利用第二扩展率确定对应的转弯安全区，包括：

确定所述前一安全区结束处的两条边界线上的边界点位置距所述前一安全区对应的航径的距离；

在所述转弯航径的入弯位置和出弯位置之间，基于所述距离并利用第二扩展率在所述转弯航径的两侧确定所述转弯航径对应的两条转弯边界线；以及

将从所述转弯航径的入弯位置到出弯位置之间所述两条转弯边界线包围的区域确定为所述转弯航径对应的转弯安全区。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，根据所述转弯安全区结束处的两条转弯边界线上的边界点位置，利用预定缩减率确定所述转弯安全区对应的直飞安全区，包括：

确定所述转弯安全区结束处的两侧转弯边界线上的边界点位置距所述转弯航径的出弯位置的距离；

在所述转弯航径之后的直飞航径上，基于所述距离并利用所述预定缩减率确定所述直飞航径对应的两条边界线，其中所述两条边界线与所述直飞航径的距离缩减到预定距离之后，所述两条边界线沿着所述直飞航径延伸并保持在所述直飞航径两侧距所述直飞航径所述预定距离；以及

将所述直飞航径的起点位置和终点位置之间所述两条边界线包围的区域确定为所述转弯安全区对应的直飞安全区。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述增速起始位置以及所述增速结束位置，还包括：

响应于确定起飞航径的飞行距离小于所述增速所需距离，对于所述起飞安全区之后每次确定的安全区执行以下操作，直到确定所述增速所需距离在当前安全区对应的航径内结束：

基于当前安全区内的地形数据，确定是否更新最小爬升梯度以及基于更新的最小爬升梯度和所述增速高更新所述增速所需距离；

响应于确定所述增速所需距离或更新的增速所需距离在当前安全区对应的当前航径内的剩余所需距离小于等于当前航径的飞行距离，确定所述增速所需距离在当前安全区对应的当前航径内结束，并且基于所述剩余所需距离、当前航径的飞行距离、当前航径的起点位置和终点位置确定所述增速起始位置，且基于所述增速起始位置以及所述增速距离确定所述增速结束位置。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其中，基于所述增速起始位置以及所述增速距离确定所述增速结束位置，包括：

基于所述增速起始位置与所述增速起始位置所在的增速航径的终点位置之间的飞行距离以及所述增速距离确定所述增速结束位置是否在所述增速航径上；

在所述增速结束位置在所述增速航径上的情况下，基于所述增速起始位置与所述增速航径的终点位置之间的飞行距离以及所述增速距离，确定所述增速结束位置；以及

在所述增速结束位置不在所述增速航径上的情况下，基于所述增速起始位置与所述增速航径的终点位置之间的飞行距离、所述增速距离、后续的一个或多个航径的飞行距离以及所述一个或多个航径中最后一个航径的起点位置和/或终点位置，确定所述增速结束位置。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于在增速结束位置之后的飞行航径对应的安全区内的地形数据，确定爬升梯度；

在所述爬升梯度小于预设爬升梯度的情况下，将所述预设爬升梯度用作所述航空器的继续爬升梯度；并且

在所述爬升梯度大于等于预设爬升梯度的情况下，将所确定的爬升梯度用作所述航空器的继续爬升梯度。

12.一种用于航空器单发离场的航径规划方法，包括：

获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离；

基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径；

确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区分别与所述飞行航径包括的各个航径对应；

基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置；以及

基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息，

其中，确定所述增速起始位置以及所述增速结束位置，包括：

基于所述多个安全区中的每个安全区内的地形数据，确定所述航空器的最小爬升梯度，并基于所述最小爬升梯度确定爬升到所述增速高对应的高度所需要的增速所需距离；

基于所述增速所需距离以及所述飞行航径上的每个航径的飞行距离，确定从所述起飞点位置沿着所述飞行航径飞行了所述增速所需距离时的位置所位于的第一航径以及飞行了所述增速所需距离和所述增速距离时的位置所位于的第二航径，其中所述第一航径与所述第二航径相同或不同；

基于所述增速所需距离在所述第一航径内所占据的第一部分距离、所述第一航径的飞行距离以及所述第一航径的起点位置和/或终点位置，确定所述增速起始位置；以及

基于所述增速所需距离加上所述增速距离在所述第二航径内所占据的第二部分距离、所述第二航径的飞行距离以及所述第二航径的起点位置和/或终点位置，确定所述增速结束位置。

13.一种用于航空器单发离场的航径规划装置，包括：

获取模块，用于获取机场数据，其中所述机场数据包括起飞点位置、分离点位置、航路点位置序列、转弯半径、增速高以及增速距离；

飞行路径确定模块，用于基于所述起飞点位置、所述分离点位置、所述航路点位置序列和所述转弯半径确定所述航空器的飞行航径，所述飞行航径包括起飞航径、转弯航径以及直飞航径；

安全区确定模块，用于确定所述飞行航径上的多个安全区，其中所述多个安全区分别与所述飞行航径包括的各个航径对应；

增速模块，用于基于所述多个安全区中的至少一个安全区内的地形数据、所述增速高以及所述增速距离确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度时的增速起始位置以及增速过程完成时的增速结束位置；以及

输出模块，用于基于所述航路点位置序列、所述飞行航径、所述多个安全区、所述增速起始位置以及所述增速结束位置确定并输出所述航空器的航径相关信息，

其中，每确定一个航径之后确定相应的安全区，其中，确定所述增速起始位置以及所述增速结束位置，包括：

基于起飞安全区内的地形数据，确定所述航空器的最小爬升梯度，并且基于所述最小爬升梯度和所述增速高确定所述航空器爬升到所述增速高对应的高度所需要的增速所需距离；以及

响应于确定所述起飞航径的飞行距离大于等于所述增速所需距离，基于所述增速所需距离、所述起飞航径的飞行距离、所述起飞点位置和所述分离点位置确定所述增速起始位置，并且基于所述增速起始位置以及所述增速距离确定所述增速结束位置。

14.一种计算设备，包括：

处理器；以及

存储器，其中存储有计算机程序，所述计算机程序在由所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-12中任一项所述的方法。