[發明專利]基于多分辨率態勢建圖的改進標簽實時航路重規劃方法

有效

• 申請號: 201711441037.8
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108151746B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 李杰;牛軼峰;尹棟;王祥科;賈圣德;相曉嘉;王菖
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

1.基于多分辨率態勢建圖的改進標簽實時航路重規劃方法，其特征在于，包括兩個部分：一是采用多分辨率壓縮進行態勢建圖：通過分析無人機任務區域的態勢分布特征和強弱對抗程度，以若干臨界距離為依據將全局態勢進行多分辨率劃分；二是多約束最低風險航路優化：在建圖的基礎上，提出一種改進標簽設置法用于在線生成油耗、航時多約束下的最低探測/毀傷風險航路；在對手部署多部雷達情況下，采用離散優化方法得到滿足油耗、航時等多種約束的最低風險航路；所述油耗的約束為距離約束，采用離散化方法得到滿足油耗約束的最低風險航路為：

其中，σ_i表示風險因子，d_i表示無人機位置到雷達位置的距離，是弧j_k-1,j_k的長度，表示弧j_k-1,j_k的風險指數，對于x(j_k)和y(j_k)是節點j_k的x和y坐標，弧長被以下表達式定義：

風險指數被確定為：

其中，表示x(j_k)和x(j_k-1)與雷達位置連線的夾角，表示節點j_k-1到雷達位置的距離，表示節點j_k到雷達位置的距離；

所述采用多分辨率壓縮進行態勢建圖的步驟包括：

在世界環境W＝[0,1]×[0,1]，其中，包括障礙物空間和無障礙配置空間F＝W\O，使用2^N×2^N的分離網格描述，最精細水平的分辨率J_max以N為界，小波在分辨率層次J≥J_min分解，如下所示：

其中，N表示最精細分辨率對應的邊界，J表示網格的分辨率層次，J_min表示網格的最小分辨率層次，f(x,y)表示在分離網格中進行小波分解的函數，k,l表示小波函數中層次單元的位置信息，a_J,k,l表示逼近系數，Φ_J,k,l(x,y)表示二維小波的尺度函數，表示細節系數，表示二維小波的小波函數；

x＝(x,y)處的風險度量的函數表示為rm:其中M是整數m不同風險度量水平的集合，定義如下：

障礙物空間Ο定義為風險度量值超過特定閾值的空間：

對于x∈F，rm(x)作為無人機到障礙物的空間接近度，或者概率x∈Ο；

在分辨率的不同層次J_min≤j≤J_max構造W的近似，j用于內部的所有點，得到：

其中，N(x₀,r_j)表示W的近似集合，x₀表示當前位置，r_j表示窗口跨度，表示最大分辨率對應的窗口跨度，r_Jmin表示最小分辨率對應的窗口跨度；更高的分辨率被用于接近當前位置的點，距離當前位置越遠，W的表示越粗糙，J_max是由此層次的所有單元可被解析為自由或障礙單元的要求來確定；J_min以及窗口跨度r_j的選擇是由機載計算資源決定的；

在W上多分辨率單元分解如下：

其中，是1/2^j×1/2^j維度的單元的并集，是維度的單元的并集，是維度的單元的并集；

為多分辨率單元分解C_d分配一個拓撲圖G＝(V,E)，得到態勢圖。

2.根據權利要求1所述的基于多分辨率態勢建圖的改進標簽實時航路重規劃方法，其特征在于：所述將全局態勢進行多分辨率劃分是指對靠近飛機的區域進行高分辨率態勢建圖，飛機能夠進行更精細的飛行控制，對遠離飛機的區域進行低分辨率態勢建圖，飛機能夠進行更粗略的方向引導。

3.根據權利要求2所述的基于多分辨率態勢建圖的改進標簽實時航路重規劃方法，其特征在于：所述將全局態勢進行多分辨率劃分的方法是利用在時域中建立小波的快速提升小波變換方法降低計算成本，實現在不同層次分辨率上的快速分解，允許相鄰單元格直接通過小波系數表征的結構，無須使用四叉樹分解。