发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于多叉树的空域多层级栅格表征和冲突检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于多叉树的空域多层级栅格表征和冲突检测方法，包括如下步骤：

步骤1：建立空域离散栅格模型，对空域离散栅格模型进行编码形成空域栅格模型三维编码；

步骤2：根据军民航用空计划生成传统几何空域，将传统几何空域进行基于多叉树的空域栅格表征；

步骤3：对军民航用空计划生成的传统几何空域进行冲突检测，获得冲突栅格。

在一种实现方式中，步骤1中所述建立空域栅格模型包括：

步骤1-1：将地球表面空间的经度[70°E,140°E]、纬度[0°N,70°N])，进行正轴圆柱等距投影，将地球球面投影为长宽比例为1：1，经纬间隔相等的正方形平面，并对经纬投影平面按照8*8六十四等分进行逐层剖分，形成各个层级相互包容没有缝隙的经纬投影平面栅格模型，最高剖分10个层级；

步骤1-2：将高度[0,100km]进行8等分逐层剖分，经纬平面进行第一层级剖分时，高度方向不剖分，即第一层级高度不剖分；经纬平面进行第二层级剖分时，高度方向进行8等分剖分形成第二层级高度，以此类推进行高度方向逐层剖分形成高度栅格模型，最高剖分9个层级；高度栅格模型与经纬投影平面栅格模型相结合共同形成空域离散栅格模型。

在一种实现方式中，步骤1中所述对空域离散栅格模型进行编码形成空域栅格模型三维编码包括：

经纬投影平面栅格编码采用双位八进制编码从左到右从下到上进行编码，按层级由低到高即栅格尺寸由大到小进行嵌套编码，获得第一层级经纬编码至第十层级经纬编码；高度栅格编码按照高度由低到高对高度栅格进行编码，第一层级高度不编码，高度栅格也采用八进制编码从下到上进行编码，获得第二层级高度编码至第十层级高度编码；将经纬投影平面栅格编码和高度栅格编码按照对应的层级相结合形成空域栅格模型三维编码。

在一种实现方式中，步骤2中所述传统几何空域包括多边形空域、半球形空域、圆柱体空域、圆锥体空域和扇形体空域，根据军民航用空计划中的经纬高信息能够生成相应的传统几何空域。

在一种实现方式中，步骤2中所述将传统几何空域进行基于多叉树的空域多层级栅格表征包括：

步骤2-1：根据传统几何空域下底面任一点的经纬高计算与之存在交集的空域离散栅格模型的第一层级栅格，并将该栅格在经纬方向进行扩展，获得所有与所述传统几何空域下底面存在交集的第一层级栅格，记录下所有与所述传统几何空域存在交集的第一层级经纬编码，并以空域ID为根节点，存在交集的第一层级经纬编码为叶子结点构建空域栅格表征多叉树；

步骤2-2：将步骤2-1中得到的第一层级栅格进行下一层级分解，获取第二层级与所述传统几何空域底部存在交集的栅格，记录下这些栅格的第二层级经纬编码，并将这些栅格在高度方向进行扩展，并记录下每个第二层级经纬编码在高度方向与所述传统几何空域存在交集的栅格的第二层级高度编码，依此层层分解，直至目标层级，所述目标层级指空域离散栅格模型中经纬投影平面栅格分解至第十层级，高度栅格分解至第十层级；将由低到高层级的经纬编码和高度编码组成叶子结点插入到空域栅格表征多叉树对应的节点下，构成传统几何空域的栅格表征多叉树。

在一种实现方式中，步骤3包括：

步骤3-1：对两个军民航用空计划生成的传统几何空域进行时间上的排斥检测，如果时间上无重叠，则两空域无冲突；

步骤3-2：对两个传统几何空域进行空间的排斥检测，即将两空域的经纬高边界进行对比，如果经纬高三个维度有一个维度没有重叠区，则两个空域没有冲突区域；

步骤3-3：对比两个传统几何空域的栅格表征多叉树，首先对两空域的第一层级经纬编码求交集，并在两空域栅格表征多叉树中获取第一层级交集栅格的下一层级经纬编码，并继续求交集，依此直至获取多叉树叶子节点的最高层级交集经纬编码；并在栅格表征多叉树中获取最高层级交集经纬编码对应的高度编码，并对高度编码求交集，由最高层级交集经纬编码和最高层级高度编码共同确定的栅格编码即为两空域的冲突栅格。

步骤3-3中，首先对两空域的第一层级经纬编码求交集，并在两空域栅格表征多叉树中获取第一层级交集栅格的下一层级经纬编码，并继续求交集，依此直至获取多叉树叶子节点的最高层级交集经纬编码，此处也可以根据需要灵活选择多叉树叶子节点的的表征层级即多叉树的对比深度，选择的层级越高，精度越高，从而实现对空域进行不同精度的灵活冲突检测。

有益效果：

将空域从经、纬、高三个方向采用八进制剖分方式划分为不同尺寸各个尺寸层级相互包容的无缝隙栅格模型，并对每个尺寸层级的每个栅格进行唯一嵌套编码，使栅格编码与栅格空域实体构成一一对应关系，形成一种新的基于栅格的空域离散化表征方式，该空域剖分方式栅格层级更少，形成的空域栅格表征多叉树深度小，能够更快的对多叉树进行遍历对比寻找冲突栅格。

空域栅格表征，根据空域使用计划生成传统几何空域，从最低层级即最大尺寸网格开始计算和几何空域存在交集的栅格，并将存在交集的栅格向下剖分并计算与几何空域相交与否，并记录当前层级所有与空域存在交集的网格，直至分解到目标层级；并采用多叉树结构根据网格尺寸由大到小记录与几何空域存在交集的栅格编码，将传统几何空域进行栅格化表征，该表征方式可实现对空域的多层级栅格表征，不同层级的表征网格对应表征多叉树中不同深度的网格，实现对空域不同精度的灵活表征。

空域冲突检测，首先对两空域进行时间和空间的排斥检测，然后将步骤2得到的空域栅格表征多叉树进行两两对比，即自上而下对多叉树进行遍历对比，将存在相同或包含叶子节点的栅格作为两个几何空域的冲突栅格，该检测方式大大降低冲突检测时间，并且能够根据需要灵活选择冲突区域的表征层级即多叉树的对比深度，实现对空域进行不同精度的灵活冲突检测。

本申请基于栅格模型对各类型的空域进行多叉树栅格表征，然后基于栅格能够快速高效地检测大量空域使用计划的冲突范围和冲突时间，与现有技术相比，解决了空域离散映射表征困难问题，实现了对空域的多层级灵活表征，不同层级表征网格直接对应表征多叉树中不同深度的节点；并且能够实现对冲突空域不同精度的快速冲突检测，针对不同的空域，可灵活选择表征多叉树的对比深度，实现不同精度的冲突检测。