[发明专利]基于模糊虚拟力的无人机航路规划方法

权利要求书

1.一种基于模糊虚拟力的无人机航路规划方法，其特征在于包含以下步骤：

1)设置无人机航路规划的初始条件，包括规划起始点、目标点、威胁分布及属性；

2)设置无人机航路规划的迭代步长；

3)设置规划参数k，从而确定虚拟斥力系数与虚拟引力系数之间的关系，其中，k＝G_R/G_A，G_A表示虚拟引力系数，G_R表示虚拟斥力系数；

4)进行航路规划，航路规划坐标变化量Δx和Δy为：

其中，F_Ax和F_Ay分别表示虚拟引力在x轴和y轴的投影，R_A是当前点和目标点间的距离，θ_A是当前点与目标点连线和x轴的夹角；F_Rx和F_Ry分别表示虚拟斥力在x轴和y轴的投影，R_R是当前点和威胁间的距离，r₀是常量可设置为威胁的半径，θ_R是当前点与威胁连线和x轴的夹角；δ为航路规划的迭代步长，且α＝[(F_Ax+∑F_Rx)²+(F_Ay+∑F_Ry)²]^-1/2；

5)判断是否进入局部极小，若是，则进行威胁合并，若否，则继续进行航路规划直至目标点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：迭代步长应满足δ≤H(1+β)，其中，F_Rx＝β_xF_Ax，F_Ry＝β_yF_Ay  且β＝min(β_x，β_y)；H＝2αG_A/d_max，d_max为航路规划当前点与航路规划目标点之间距离的最大值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于模糊逻辑推理，将k的确定规则采用模糊集合描述如下：

如果规划航路所需飞行时间要求TmR低且平台能力PCL弱，则k大；

如果规划航路所需飞行时间要求TmR低且平台能力PCL强，则k中；

如果规划航路所需飞行时间要求TmR中且平台能力PCL中，则k中；

如果规划航路所需飞行时间要求TmR高且平台能力PCL弱，则k中；

如果规划航路所需飞行时间要求TmR高且平台能力PCL强，则k小；最后采用重心法解模糊化得到k的数值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：判断是否进入局部极小准则为：如果|F_N|＝0且没有到达目标点，则规划陷入局部极小，或者如果F_N＝-F_N+1且没有到达目标点，则规划陷入局部极小；其中F_N为第N步规划时虚拟斥力和虚拟引力的矢量和，F_N+1为规划第N+1步时虚拟斥力和虚拟引力的矢量和。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：如果进入局部极小，进行威胁合并的步骤为：

5.1)根据任意两个威胁所对应的规划参数k₁、k₂模糊推理得到两个威胁间CritiDis为临界间距；定义为威胁间距，其中TTDis为两个威胁中心之间的距离，GapDis为两个威胁影响范围间的最短距离，r和R分别为两个威胁的影响半径；

5.2)将ThrtDis进行归一化处理，使之处于[0，1]之间，比较任意两个威胁对应的ThrtDis和依据重心法解模糊后的CritiDis之间关系，得到合并标志CmbVal为：

合并标志CmbVal为1的两个威胁构成一个威胁组。