[發明專利]一種定位誤差約束下的飛行器航跡快速規劃方法

有效

• 申請號: 201910964810.1
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110794874B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 程琳;吳子馨;欒鑫;花璐璐
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種定位誤差約束下的飛行器航跡快速規劃方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)進行適當的簡化假設，以方便問題求解；

(2)根據校正點與出發點所構成的向量在飛行器直線航跡上的投影值大小，給定每一校正點對應的“序”；

(3)通過“禁止后退搜索”方法，控制飛行器飛行過程中經過的校正點的“序”依次增大，確保飛行器不經過多余校正點；

(4)分析理想狀況下飛行器的最大前進距離，并以此為依據劃定每一步搜索校正點的最大前進距離；

(5)在劃定的最大距離范圍內，篩選滿足水平誤差校正和垂直誤差校正的校正點；

(6)在所有滿足條件的校正點中，選取“序”最大的k個點；

(7)在所選k個點中，進一步選取使得飛行器航跡長度最短的點；

(8)判斷最后一個校正點與終點的距離是否可保證飛行器沿規劃軌跡飛行而不產生偏差。

2.根據權利要求1所述的定位誤差約束下的飛行器航跡快速規劃方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所作的簡化假設如下：

忽略飛行器的體積與形狀，將其看做空間中的一個質點；當垂直誤差和水平誤差均小于θ個單位時，飛行器仍能夠按照規劃路徑飛行；不考慮飛行器在航行過程中遇到的避障問題；不考慮飛機到達時間、油耗、空中威脅和地形環境因素對軌跡規劃的影響；假設航跡中校正點數量和航跡長度對航跡規劃同樣重要，即影響程度相同；假設飛行器能即時轉彎即飛行器前進方向能立即改變；

飛行器每飛行1m，垂直誤差和水平誤差將各增加δ個專用單位,簡稱單位；在出發地A點，飛行器的垂直和水平誤差均為0；飛行器在垂直誤差校正點進行垂直誤差校正后，其垂直誤差將變為0，水平誤差保持不變；飛行器在水平誤差校正點進行水平誤差校正后，其水平誤差將變為0，垂直誤差保持不變；當飛行器的垂直誤差不大于α₁個單位，水平誤差不大于α₂個單位時才能進行垂直誤差校正；當飛行器的垂直誤差不大于β₁個單位，水平誤差不大于β₂個單位時才能進行水平誤差校正。

3.根據權利要求1所述的定位誤差約束下的飛行器航跡快速規劃方法，其特征在于，所述步驟(2)中，確定每一校正點“序”的方法如下：

給定飛行器的出發點A和目的地B，以及所有校正點J_i(i＝1,2,3…,N)的在三維空間中的坐標(x_i,y_i,z_i)，以A為起點，B為終點能確定一個向量同樣的，以A為起點，以任一校正點J_i為終點能確定向量以為基準，求(i＝1,2,3…,N)在上的投影值p_i；

將投影值p_i(i＝1,2,3…,N)按升序排列，此時p_i的順序即決定了J_i的“序”：若p_i是最小的，則校正點J_i的“序”取為1，以此類推；為方便敘述，后文用J_i+1指代序比J_i大的校正點。

4.根據權利要求3所述的定位誤差約束下的飛行器航跡快速規劃方法，其特征在于，所述步驟(3)中，“禁止后退搜索”的方法如下：

飛行器從A點出發，依次經過一系列水平或垂直校正點，最終達到目的地B，為了確保總航跡最短，飛行器可能從當前校正點J_i飛行至下一校正點J_i+1的前提是下一校正點J_i+1“更靠近”目的地B，即或校正點J_i+1的序大于校正點J_i的序，能理解為飛行器在向量方向上有所前進；

因此，從當前校正點搜索下一校正點時，僅需考慮“序”更大的點，防止搜索回溯，以避免飛行器在向量方向上的迂回，增加不必要的航跡長度。