[發明專利]一種無人飛行器三維航跡規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 201911343472.6
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110986957B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 來磊;吳德偉;楊賓峰;李海林;鄒鯤;代傳金
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06N3/006;G06Q10/047
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種無人機三維航跡規劃方法，包括：

步驟A：構建三維地形環境模型、航跡評價模型和航跡尋優約束模型；

步驟B：構建細胞膜結構；

步驟C：航跡搜索空間離散縮減和參數初始化設置；

步驟D：最優航跡點搜索；

步驟E：航跡平滑處理；

其特征在于：

步驟D采用基于細胞膜結構的混合智能算法對最優航跡點進行搜索；

步驟D包括：

步驟D1：生成位置坐標初始值；

步驟D2：利用螢火蟲算法與I型基本膜進行最優航跡搜索，同時利用蜂群算法與II型基本膜進行最優航跡搜索；

步驟D3：基本膜進行膜內信息交流，每個基本膜將本次迭代得到的2組最優航跡坐標點傳送給其他同類型基本膜；同時每個基本膜將搜索到的最優航跡坐標點傳送到中間膜中；

步驟D4：兩中間膜對基本膜傳送的航跡點解進行適應度值計算，并將自身得到的最優航跡點解和最差航跡點解傳送給對方；中間膜在接收到航跡點解后，將其發送給每個基本膜；同時中間膜將最優航跡點傳送給表層膜；

步驟D5：判斷算法是否達到膜系統的最大跌代次數，如達到最大迭代次數則表層膜選取出最優航跡點解，并作為搜索的最優航跡點解；如未達到最大迭代次數，則轉至步驟D2。

2.如權利要求1所述的一種無人機三維航跡規劃方法，其特征在于：

步驟A中通過函數模擬建立UAV三維地形環境模型；根據UAV飛行過程中地形因素和威脅因素建立航跡評價模型；根據UAV自身物理性質建立航跡尋優約束模型；

步驟B采用DSP芯片和FPGA芯片構建由表層膜、中間膜和基本膜組成的三層細胞膜結構；

步驟C中對三維航跡搜索空間進行坐標轉換和離散化縮減處理；對三維地形環境模型參數進行初始化設置；對航跡評價模型參數進行初始化設置；對航跡尋優約束模型參數進行初始化設置；對基本膜內尋優算法參數進行初始化設置；

步驟E采用內切圓對搜索出的最優航跡點進行平滑處理。

3.如權利要求2所述的一種無人機三維航跡規劃方法，其特征在于：

步驟A包括：

步驟A1：建立三維地形環境模型；

步驟A2：建立航跡優化模型；

步驟A3：根據UAV自身物理性質建立航跡尋優約束模型；

步驟B包括：

步驟B1：采用DSP芯片構建I型、II型兩種基本膜；

步驟B2：采用FPGA芯片構建I型、II型兩種中間膜；

步驟B3：采用FPGA芯片構建表層膜；

步驟C包括：

步驟C1：航跡搜索空間坐標轉換和離散縮減處理；

步驟C2：對三維地形環境模型、航跡評價模型、航跡尋優約束模型參數進行初始化設置；

步驟C3：對基本膜內算法參數進行初始化設置；

步驟E包括：

步驟E1：求出航跡點所形成航跡路徑的相鄰路段夾角值；

步驟E2：作出相鄰路段夾角的角度平分線FE；

步驟E3：在角度平分線上找出一點，使得該點到兩相鄰路徑段的垂直距離為UAV的最小轉彎半徑；

步驟E4：以步驟E3找出點為圓心，以UAV的最小轉彎半徑作圓，則在圓上連接兩相鄰路徑段的最短圓弧為平滑后的UAV路徑。