[發明專利]一種基于反饋模糊推理的無人機實時航路規劃方法

無效

• 申請號: 201010264907.0
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101963508A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 鄭征;林樹民;蔡開元
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G06N7/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于反饋模糊推理的無人機實時航路規劃方法，其特征在于：步驟如下：

第一步無人機航路的更新模式

決定無人機當前飛行方向的主要有兩個因素：躲避危險的行為PS和向著目標飛行的行為GS；PS保證無人機能夠規避危險，安全飛行；GS保證無人機最終能夠到達給定目標；這兩種因素最終影響無人機在當前位置的轉角，并由下述公式描述：

Δθ＝w_PS·Δθ_PS+w_GS·Δθ_GS????(1)

其中，Δθ表示無人機的實際轉角，Δθ_PS表示由PS決定的參考轉角，Δθ_GS表示由GS決定的參考轉角，w_PS和w_GS表示二者所占的權重；轉角Δθ_PS及其權重w_PS通過模糊推理得到；

無人機在某個位置一旦獲取了當前環境信息，PS和GS就會被同時激活并進行獨立決策，然后通過分配權值而最終得到無人機的實際轉角，由此計算出無人機的下一個位置，以實現航路的更新：

xk+1yk+1=xk+vΔtcos(θk+Δθk)yk+vΔtsin(θk+Δθk)---(2)]]>

其中，(x_k，y_k)表示無人機當前位置的坐標，(x_k+1，y_k+1)表示無人機下一個位置的坐標，Δθ_k表示無人機在當前位置的轉角，v表示無人機的飛行速率，Δt表示兩個位置間的飛行時間間隔；

第二步模糊規則庫的建立

首先，建立關于Δθ_PS的模糊規則庫

無人機的探測范圍為一個半圓，將其分成左、前、右三個圓心角均為60°的扇形區域，分別用扇形危險指數α_l、α_f和α_r表示無人機左方、前方和右方的危險程度；以此建立以扇形危險指數α_f為前件，以參考轉角Δθ_PS為后件的模糊規則庫；

其次，建立關于w_PS的模糊規則庫

參考轉角Δθ_PS的權重w_PS由當前位置整個環境對無人機的危險程度決定；當前位置整個環境的危險程度用半圓危險指數β_c來表示；以此建立以半圓危險指數β_c為前件，以權重w_PS為后件的模糊規則庫；

第三步模糊前件的獲取

通過將扇形危險指數α_f和半圓危險指數β_c模糊化得到模糊推理所需的模糊前件；

第四步反饋模糊推理

將α_f和β_c模糊化后，使用反饋模糊推理方法進行模糊推理得到模糊后件Δθ_PS和w_PS；

第五步解模糊

經過解模糊得到參考轉角Δθ_PS和其權重w_PS的值；其中，若α_l≥α_r，則Δθ_PS取負號；若α_l＜α_r，則Δθ_PS取正號；

第六步確定其余參量

首先，確定w_GS

權重w_GS可以由w_PS得到：

w_GS＝1-w_PS????(3)

其次，確定Δθ_GS

參考轉角Δθ_GS有兩種確定方式--對目標飛行模式和威脅體邊界跟蹤模式；如果當前在機-目連線上有威脅體存在，無人機將按照威脅體邊界跟蹤模式飛行；否則，無人機將按照對目標飛行模式飛行；

第七步確定無人機的下一個位置

在各個參數確定后，根據公式(5)計算出無人機的下一個位置；由此，無人機便完成了一次位置更新，直至到達目標；

第八步設計結束。