[發明專利]無人機訪問多目標點的航跡規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 201710392618.0
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107145161B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 羅賀;梁崢崢;胡笑旋;朱默寧;王國強;馬華偉;靳鵬;夏維;牛艷秋;方向
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.一種無人機訪問多目標點的航跡規劃方法，其特征在于，包括：

S1、獲取無人機和多個目標點的位置信息，無人機地速航向角離散度以及所述無人機和風場的運動參數；

S2、根據所述無人機和所述多個目標點的位置信息，無人機地速航向角離散度和預設遺傳算法，構建以Dubins飛行路徑為個體的初始種群；

S3、根據所述初始種群、無人機和風場的運動參數確定無人機飛行狀態和無人機完成Dubins飛行路徑的航跡段的航行時間，根據所述航跡段的航行時間和SUAV-VS-DVRP模型獲取初始種群中染色體對應的航行時間；

S4、基于遺傳算法，對初始種群中染色體進行交叉、變異處理，并在達到預定迭代次數后，選取航行時間最短的染色體對應的Dubins飛行路徑作為所述無人機的最優飛行路徑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述無人機和所述多個目標點的位置信息，結合無人機地速航向角離散度和預設遺傳算法，構建初始種群包括：根據預設遺傳算法的編碼方式進行染色體編碼生成預定規模的初始種群；所述染色體由目標點信息和無人機地速航向角信息組成；其中所述目標點屬于集合T₀表示UAVs的起點，表示UAVs待訪問的目標點，無人機地速航向角屬于集合N_g表示無人機地速航向角離散度，β_g表示地速航向角；

所述染色體第一行為所述目標點的隨機全排列，第二行為根據無人機航向角離散度為每個目標點隨機選取對應的地速航向角。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，根據所述初始種群、無人機和風場的運動參數確定無人機飛行狀態和無人機完成Dubins飛行路徑的航跡段的航行時間，根據所述航跡段的航行時間和SUAV-VS-DVRP模型獲取初始種群中染色體對應的航行時間包括：

對每個染色體對應的Dubins飛行路徑進行航向角變化的分析，并根據分析結果將所述Dubins飛行路徑分為多個航跡段；

根據每個航跡段對應的起始點的坐標和航向角以及終止點的坐標和航向角，結合風場參數確定無人機飛行狀態，進而獲取所述無人機完成所述航跡段的航行時間；

根據每個航跡段對應的航行時間獲取所述染色體對應的航行時間。

4.根據權利要求3所述方法，其特征在于，根據所述每個航跡段對應的起始點的坐標和航向角以及終止點的坐標和航向角，結合風場參數確定無人機飛行狀態，進而獲取所述無人機完成所述航跡段的航行時間包括：

采用以下公式計算獲取無人機以地速航向角β_gj由目標點T_j出發并以地速航向角β_gk飛至目標點T_k航跡段的航行時間：

其中，T_j為起始點，β_gj為無人機在起始點的航向角，T_k為終止點，β_gk為無人機在終止點的航向角，T表示目標點的集合，r_min為無人機最小轉彎半徑，V_g為無人機的地速；

采用以下公式計算獲取無人機的地速：

其中，V_a表示空速大小，β_a表示空速航向角，V_g表示地速的大小，β_g表示地速航向角，V_w表示風速大小，β_w表示風向。