本發明涉及飛機電氣線路互聯系統（ewis），具體涉及一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法。

背景技術：

1、飛機的電氣線路互聯系統（ewis）被喻為飛機的血管和神經系統，在飛機的天花板上、壁板后面以及地板下面，埋放了長達100－400公里、多達3萬－5萬個連接端點的線纜，連接著飛機的全部系統，傳遞著數據、信號和電能。飛機的復雜度和集成度越來越高，使電纜敷設空間狹小，電纜敷設路徑錯綜復雜，為設計、制造和認證新產品并迅速推向市場帶來了許多挑戰。飛機線束設計周期可能長達數年，在普遍采用數字化設計技術的情況下，目前的設計周期仍然相當長，仍然存在的設計繁瑣,效率低下,自動化水平低和錯誤率高等問題。

2、為了解決上述問題，減少人工工作量，自動化并且快速地進行ewis布線設計，本發明提出了一種基于復雜網絡圖計算的飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法。

技術實現思路

1、發明目的：為了能夠自動化并且快速地進行ewis布線設計，大大縮短飛機ewis系統的設計開發周期，本發明提出了一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法。

2、技術方案：把飛機ewis系統網絡作為復雜網絡的圖來進行處理和計算，利用圖算法自動搜索最短路徑作為線束敷設路徑。主要步驟包括：

3、（1）提取通道網絡數據：提取飛機內部可用于敷設電纜的通道的數據，并把通道簡化成一系列點和邊連接組成的通道網絡，點代表電纜可經過的節點，邊代表電纜可經過的路徑，沒有邊連接的節點之間不能敷設電纜。把通道網絡作為一個圖來進行處理和計算。為了減少網絡中節點數量，降低圖算法路徑搜索的復雜程度，通道網絡中只保存關鍵節點和邊的信息。關鍵節點定義為通道的兩個端點和中間可以有分支的節點的集合。連接兩個節點的邊定義為廣義的邊，廣義的邊可以是直線段、三維空間折線、三維空間曲線或它們的組合。把三維通道網絡數據保存為三維空間幾何數據和圖的邊列表數據兩種數據形式，兩種數據形式之間需要保持正確的映射關系。三維空間幾何數據保存了通道網絡的詳細三維空間幾何信息。邊列表數據可以是字典數據類型，也可以是數據表格式的，邊列表中保存的是邊和節點的編號以及屬性，屬性可以包括長度、最大直徑、最大重量等。把邊列表轉換為鄰接矩陣以便應用圖算法進行計算，鄰接矩陣中包含節點和路徑長度的信息。邊列表更直觀和便于理解和維護，而對圖的分析計算需要使用鄰接矩陣。在鄰接矩陣中并不需要包含通道路徑的詳細三維空間信息；

4、（2）自動搜索最短路徑：將電纜的起點和終點位置信息（也就是設備或負載的接線端子的位置信息）及其距離可利用的通道網絡節點的距離以及電纜屬性（直徑、單位長度的重量等）的數據加入到通道網絡圖的邊列表和鄰接矩陣中。利用鄰接矩陣自動搜索起點到終點的最短路徑。利用圖計算可以對全部電纜或線束的全局布置路徑進行最短路徑搜索，也可對其中的一對起點和終點的最短路徑進行搜索。全部的起點和終點和最短路徑信息可生成一個新的圖，它代表電纜敷設的最短路徑網絡。對最短路徑網絡圖進行分析，檢查電纜敷設路徑的合理性。例如，如果搜索結果中某一通道通過的電纜數量過多，可能導致實際敷設電纜時由于通道空間所限無法通過這些電纜，或者導致電纜重量超過通道允許的最大重量等問題。發現這些問題可以增加約束條件，或修改鄰接矩陣以排除（或者選擇）部分節點和通道重新進行搜索；

5、（3）生成ewis三維網絡：根據自動搜索的最短路徑和對應的路徑的三維空間幾何信息，生成ewis電纜敷設的網絡。此步驟生成的電纜敷設網絡是由節點和連線組成的三維空間網路，還不是三維數模，沒有包含電纜的直徑信息；

6、（4）生成ewis三維數模：根據電纜或線束的直徑信息，在ewis電纜敷設的網絡數據的基礎上生成ewis三維數模；

7、（5）局部調整和優化：將生成的ewis三維數模放進飛機電纜敷設通道三維數模中，對ewis數模進行檢查，對數模的局部進行調整和優化，以滿足設計要求。例如，三維數模中包含了電纜或線束的直徑信息，需要檢查通道空間是否足以通過所要敷設的電纜或線束，電纜或線束是否會與周圍數模發生干涉，最小間隙是否滿足設計要求，最小彎曲半徑是否滿足設計要求，整體布局上重量分布是否平衡，是否優先保證了直徑大的（也就是重量大的）電纜在最短路徑上等。如果需要對部分電纜的路徑進行重新設計，可返回步驟（2）在約束條件下進行重新搜索。

8、有益效果：（1）本發明提出的飛機ewis布線設計方法利用圖計算編程實現自動化搜索，搜索效率高，計算時間短，可大大縮短飛機ewis系統設計周期；（2）本發明提出的方法簡單高效，流程步驟清晰直觀，實現簡單，利用開源的開發工具編程即可實現；（3）對電纜敷設通道網絡數據的存儲形式的設計精簡實用，便于維護和重用；（4）在優先保證重量大的電纜在最短路徑上的約束條件下，可實現ewis系統的重量最小化；（5）本方法計算效率高，可進行電纜敷設網絡的快速搜索迭代，進行優化設計。

技術特征：

1.一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法，其特征在于：包括步驟：

2.根據權利要求1所述的一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法，其特征在于：所述步驟（1）中，通道網絡的圖中只保存關鍵節點和邊的信息，其中關鍵節點定義為通道的兩個端點和中間可以有分支的節點的集合，其中連接兩個節點的邊定義為廣義的邊，廣義的邊可以是直線段、三維空間折線、三維空間曲線或它們的組合。

3.根據權利要求1所述的一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法，其特征在于：所述步驟（1）中，把三維通道網絡數據保存為三維空間幾何數據和圖的邊列表數據兩種數據形式，兩種數據形式之間需要保持正確的映射關系，以便能夠根據圖計算搜索的最短路徑生成電纜敷設路徑的三維空間網絡。

4.根據權利要求1所述的一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法，其特征在于：所述步驟（2）中，將電纜的起點和終點位置信息及電纜屬性（直徑、單位長度的重量等）的數據加入到通道網絡圖的邊列表和鄰接矩陣中，利用鄰接矩陣自動搜索起點到終點的最短路徑。

技術總結
本發明公開了一種飛機線束三維布線路徑自動搜索設計方法。飛機電氣線路互聯系統（EWIS）非常復雜，電纜敷設空間狹小，敷設路徑錯綜復雜，設計周期漫長。為了能夠自動化并且快速地進行三維布線設計，本發明的方法把電纜敷設通道網絡作為復雜網絡的圖來進行處理，把通道網絡數據保存為三維空間幾何數據和圖的邊列表數據兩種數據形式，邊列表數據可以轉換成鄰接矩陣形式，利用鄰接矩陣自動搜索電纜敷設的最短路徑網絡。再根據最短路徑網絡及其對應的通道網絡三維空間位置信息數據生成電纜敷設的三維數模。本方法數據結構簡單，便于維護和重用，計算速度快，搜索效率高，可快速迭代進行設計優化，最小化EWIS系統重量，并大大縮短設計周期。

技術研發人員：馬駿
受保護的技術使用者：新觀智能科技（上海）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28