[發明專利]一種低空突防避障場景的航跡規劃決策方法

在審

• 申請號: 202310244346.5
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116088582A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 吳佳駒;黑文靜;張菁華;周洲
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所;西北工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

本申請屬于飛機自動飛行控制系統設計技術領域，特別涉及一種低空突防避障場景的航跡規劃決策方法。該方法包括步驟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??；步驟T2、若新山脈的決策高度高于原始航跡高度，則根據所述決策高度計算雷達探測概率；步驟T3、當所述雷達探測概率大于設定值時，按照預定的轉彎機動算法進行轉彎機動動作，否則，按照預定的爬升機動算法執行爬升機動動作。本申請提高了飛機規避效果，有效提升了大型飛機的生存能力。

技術領域

本申請屬于飛行控制技術領域，特別涉及一種低空突防避障場景的航跡規劃決策方法。

背景技術

低空突防技術的研究目的是開發一種飛行控制技術，使飛機可以進行超低空機動飛行，有效地回避山峰、建筑物以及各種威脅，提高飛機的飛行安全和任務生存能力。低空突防技術可分為地形跟隨、地形回避、威脅回避以及地形跟隨/地形回避/威脅回避技術。

地形跟隨，是指飛行按預定的最小離地高度在垂直平面內隨地形輪廓作機動飛行，可利用地形掩護，是一種較好的突防方式。地形回避，是指飛機在方位平面內作機動飛行，飛繞山峰等高大障礙物。這種低空突防方式能充分利用地形作掩護，不易被敵方發現，但是與地形障礙碰撞的可能性較大。威脅回避，是指飛機在方位平面內作機動飛行，避開敵方的探測和防空武器的攻擊，充分接近目標，提高武器投放的精確性和打擊的突然性。

通過地形跟隨/地形回避/威脅回避技術，飛機以預定航程為參考，在方位平面內作機動飛行，并在預定航向附近做飛繞山峰、躲避威脅、跟隨地形輪廓的綜合機動飛行。

低空突防避障決策方法的低空突防技術主要涉及地形回避。80年代以來，各國在低空突防技術方面進行了大量研究。Sabi?J?Asseo等工程師采用變分法結合最速下降法求解三維最優路徑，改善了尋優的收斂性，但不能保證全局最優解。M?C?Waller等工程師采用動態規劃優化方法，將推力與航向作為控制變量進行規劃，但仿真結果顯示存儲容量過大。袁衛東等工程師提出的動態規劃結合樹形搜索法較好地解決了維數災難問題。但是上述的動態規劃可能得不到全局最優解。Robert采用一種稱為稀疏A*搜索的航跡規劃技術，結合路徑約束有效地削減搜索空間到能夠實時收斂，但只是在二維平面進行航跡搜索。另外，有不少學者將蟻群算法應用于飛行器的航路規劃中，但是蟻群算法搜索速度不快，容易陷入局部最優。

發明內容

為了解決上述技術問題至少之一，本申請設計了一種低空突防避障場景的航跡規劃決策方法，主要包括：

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??；

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

步驟T3、當所述雷達探測概率大于設定值時，按照預定的轉彎機動算法進行轉彎機動動作，否則，按照預定的爬升機動算法執行爬升機動動作。

優選的是，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。

優選的是，步驟T2中，計算雷達探測概率包括：

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

優選的是，步驟T3中，所述設定值為50％。

優選的是，步驟T3中，按照預定的轉彎機動算法進行轉彎機動動作包括：