[發(fā)明專利]一種低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310244346.5
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116088582A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳佳駒;黑文靜;張菁華;周洲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設(shè)計研究所;西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準(zhǔn)

1.一種低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，包括：

步驟T1、確定飛機沿原始航跡飛行的前方是否有新山脈，如果有新山脈，則比較新山脈的決策高度與原始航跡高度的大小；

步驟T2、若新山脈的決策高度高于原始航跡高度，則根據(jù)所述決策高度計算雷達(dá)探測概率；

步驟T3、當(dāng)所述雷達(dá)探測概率大于設(shè)定值時，按照預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法進行轉(zhuǎn)彎機動動作，否則，按照預(yù)定的爬升機動算法執(zhí)行爬升機動動作。

2.如權(quán)利要求1所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，步驟T1進一步包括：

捕獲所探測到的新山脈的頂點高度；

在所述高度的基礎(chǔ)上加入飛行間隙安全高度，形成用于與原始航跡高度比較的新山脈的決策高度，所述飛行間隙安全高度取值100m～140m之間的任一值。

3.如權(quán)利要求1所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，步驟T2中，計算雷達(dá)探測概率包括：

按照所述決策高度跨越新山脈時，當(dāng)飛機飛行高度低于100m，且無遮擋時，給定雷達(dá)探測概率為30％；當(dāng)飛機飛行高度高于1000m，且無遮擋時，給定雷達(dá)探測概率為100％；當(dāng)飛行高度在100m～1000m之間時，按照上述兩點計算的線性函數(shù)確定雷達(dá)探測概率。

4.如權(quán)利要求1所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，步驟T3中，所述設(shè)定值為50％。

5.如權(quán)利要求1所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，步驟T3中，按照預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法進行轉(zhuǎn)彎機動動作包括：

(1)當(dāng)執(zhí)行預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法之前，飛機沒有轉(zhuǎn)彎或者爬升動作時，根據(jù)飛機最小轉(zhuǎn)彎半徑、障礙物寬度以及預(yù)設(shè)的安全邊界值計算轉(zhuǎn)彎決斷點A，并在點A處改變航跡方向進行轉(zhuǎn)彎，在轉(zhuǎn)彎途中經(jīng)過與轉(zhuǎn)彎決斷點A處的初始航跡一致的中點C時，重新根據(jù)是否有新山脈進行新的航跡規(guī)劃決策；

(2)當(dāng)執(zhí)行預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法之前，飛機依據(jù)航跡規(guī)劃決策正在執(zhí)行轉(zhuǎn)彎機動動作，則在當(dāng)前執(zhí)行轉(zhuǎn)彎機動動作的點C處執(zhí)行新的預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法；

(3)當(dāng)執(zhí)行預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法之前，飛機依據(jù)航跡規(guī)劃決策正在執(zhí)行爬升機動動作，則保持當(dāng)前飛行高度執(zhí)行新的預(yù)定的轉(zhuǎn)彎機動算法。

6.如權(quán)利要求5所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，計算轉(zhuǎn)彎決斷點A包括：

S＝Wx+r+b；

其中，S為點A與新山脈的距離，Wx為障礙物寬度，r為飛機最小轉(zhuǎn)彎半徑，Va為飛機速度，為飛機轉(zhuǎn)彎坡度，b為預(yù)設(shè)的安全邊界值，取值100～140m之間的任一值。

7.如權(quán)利要求1所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，步驟T3中，按照預(yù)定的爬升機動算法執(zhí)行爬升機動動作包括：

(1)當(dāng)執(zhí)行預(yù)定的爬升機動算法之前，飛機沒有轉(zhuǎn)彎或者爬升動作時，根據(jù)飛機距離新山脈障礙物的距離、新山脈障礙物高度、飛行速度計算爬升決斷點E，并在點E處執(zhí)行爬升動作，在爬升過程中，實時根據(jù)是否有新山脈進行新的航跡規(guī)劃決策；

(2)當(dāng)執(zhí)行預(yù)定的爬升機動算法之前，飛機依據(jù)航跡規(guī)劃決策正在執(zhí)行轉(zhuǎn)彎機動動作或者爬升機動動作，則按照新的預(yù)定的爬升機動算法執(zhí)行爬升機動動作。

8.如權(quán)利要求1所述的低空突防避障場景的航跡規(guī)劃決策方法，其特征在于，計算爬升決斷點E包括：

設(shè)定距離隸屬度函數(shù)：a1＝3/L1(L1L時，a1＝1)；

設(shè)定速度隸屬度函數(shù)：Vh＝Va*tanγ，a2＝Vh/Vh0(Vh5m/s時，a2＝1)；

其中，L1＝norm(Pa-Px)，Pa為飛機位置，Px為障礙物位置，γ＝atan(Hx/L)，Va為飛機速度、Hx為障礙高度，L為距離臨界值，其用于表示γ取最大值γ_max＝15°時，飛機在距離臨界值L處必須進行爬升機動動作，Vh0為速度臨界值，其用于表示飛機豎直方向的速度分量超過該速度臨界值后，飛機的雷達(dá)探測概率能夠超過設(shè)定值；

當(dāng)a1＝a2時，基于所述距離隸屬度函數(shù)計算所述爬升決斷點E，爬升決斷點E與障礙物的距離Lj1表達(dá)式為：Lj1＝Hx/tanγ_max；

當(dāng)a1a2時，基于所述速度隸屬度函數(shù)計算所述爬升決斷點E，爬升決斷點E與障礙物距離Lj2表達(dá)式為：Lj2＝Hx*Va/Vh0。