[發(fā)明專利]一種威脅環(huán)境下基于導引速度場的航路規(guī)劃方法

在審

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• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104406588A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 梁宵;孟光磊;田豐;陳國棟
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/00;G06F19/00
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務所(普通合伙) 21228
• 代理人: 王欣

技術領域

本發(fā)明屬于航路規(guī)劃領域，具體地說是指一種威脅環(huán)境下基于導引速度場的航路規(guī)劃方法。

背景技術

智能體作為近年來的研究熱點，越來越引起世界上各個國家的廣泛關注。智能體的最明顯的標志就是具備自主性，而自主性研究領域的一個重要分支是航路規(guī)劃。航路規(guī)劃長期以來依賴的是地面人員手工制作完成的，這種方法不僅耗時耗力，往往也得不到最佳的航路。無論在地面、水下還是天空，由于智能體扮演角色的多樣化，其執(zhí)行任務的環(huán)境也越來越復雜，比如地面防空火力的加強以及雷達系統(tǒng)捕捉目標能力的增強，留給智能體的反應時間也隨之變短。

目前的航路規(guī)劃方法有很多，不同的算法有其不同的特點。比如A*算法具有較強的收斂與快速性，但是其必須依賴與網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分的疏密影響算法的精度，并且航路不夠平滑；而帶有隨機特性的遺傳算法和蟻群算法具有很好的全局性，往往也能找到最優(yōu)解，但是其收斂速度慢，不利于工程應用；人工勢場法算法簡單，計算速度快且易于實現(xiàn)，具有很好的實時性，但其不能處理威脅的影響，并且只具有排斥和吸引場，當勢場平衡時會導致航路規(guī)劃的失敗。

隨著智能體執(zhí)行的任務越來越復雜，危險區(qū)域越來越多，傳統(tǒng)的人工制作航路越來越不能適應智能體自主規(guī)劃的發(fā)展要求。當前航路規(guī)劃的趨勢是以快速性和最優(yōu)性為目標，向工程實際應用發(fā)展，因此設計適合威脅環(huán)境下的實時規(guī)劃方法，將會為智能體航路規(guī)劃拓展出更實用、更有價值的廣闊空間。

為此，本發(fā)明以航路規(guī)劃問題為背景，充分考慮實際存在的威脅影響，建立了牽引場和規(guī)避場環(huán)境，特別設計了導引速度場，提高了算法的可控性，并保持了人工勢場法的快速性優(yōu)勢，為威脅環(huán)境下的實時航路規(guī)劃提出一種全新的解決思路和方法，最終為智能體的自主性研究提供更有力的技術支撐。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是要提出一種威脅環(huán)境下基于導引速度場的航路規(guī)劃方法，通過本方法能夠在存在威脅的環(huán)境中，快速的生成一條二維光滑避障航路。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為一種威脅環(huán)境下基于導引速度場的航路規(guī)劃方法；其首先針對威脅進行預處理將威脅信息轉化為靜態(tài)障礙，之后計算出牽引速度、規(guī)避速度與導引速度，利用疊加原理對速度求和，最后根據(jù)仿真步長確定飛行航路；具體步驟如下：

步驟一：對威脅信息進行預處理，將威脅等效計算為特定高度的圓形靜態(tài)障礙；

設智能體在某一平面內進行二維移動，智能體在該平面內與威脅的中心距離為r；各視線俯角α方向上的最大作用半徑R與α的關系為R＝f(α)，它在空間上即是威脅最大作用空間的包絡曲面；設與導彈陣地的水平距離為r處的包絡高度為Δh，智能體與威脅之間的幾何關系為：

Δh=Rsinα=f(α)sinαr=Rcosα=f(α)cosα]]>

引入擊落概率P_k為修正系數(shù)，對包絡曲面在r處的高度進行修正，修正后的曲面作為等效地形曲面；