[发明专利]一种引入飞行员意图的航迹规划方法

权利要求书

1.一种引入飞行员意图的航迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)环境标准参数的初始化设置：按环境类型对相应的环境标准参数进行初始化设置，即在飞行器飞往指定位置之前，得到飞行器的起点到终点之间静态环境数据的初步表征；

(2)数据采集：飞行器在飞行过程中，实时采集可能影响飞行安全的环境数据；

(3)地图表征：对采集到的环境数据用凸多面体进行表征，不断修正、完善地图；

(4)约束条件数据检测：根据目标函数和约束数据，检测混合整数线性规划所需要的变量个数，环境数据获得的越多，滚动时域的长度就增大，反之减少，计算量随着滚动时域长度的增加而增加；

(5)若变量个数小于或等于500，则采用基于约束条件的自主航迹规划算法；若变量个数大于500，则采用基于约束条件和飞行员意图的航迹规划算法。

2.根据权利要求1所述的引入飞行员意图的航迹规划方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述目标函数的公式为：

其中，x_f是终点位置坐标，N是滚动时域长度，目标函数中的第一项的物理意义是要求生成的路径最短，第二项的物理意义是要求耗能最少；a和b是常数，其用于通过调整目标函数的第一项和第二项的权重，在生成路径长度和耗能方面有所侧重；x表示飞行器的空间位置坐标矢量，u表示系统的输入；滚动时域N长度越大，计算量越大；算法的求解采用基于滚动时域的混合整数线性规划。

3.根据权利要求1所述的引入飞行员意图的航迹规划方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述基于约束条件的自主航迹规划算法中，所述约束条件包括但不限于飞行器系统的动力学约束、速度和加速度约束、躲避障碍物约束、躲避碰撞约束。

4.根据权利要求3所述的引入飞行员意图的航迹规划方法，其特征在于：所述飞行器系统的动力学约束的条件为：

所述飞行器系统的水平方向速度的条件为：

v_{h min}≤||v_h(t)||≤v_{h max} (3)

所述飞行器系统的竖直方向速度的条件为：

v_{v min}≤v_v(t)≤v_{v max} (4)

所述飞行器系统的水平方向加速度的条件为：

||a_h(t)||≤a_{h max} (5)

所述飞行器系统的竖直方向加速度的条件为：

a_{v min}≤a_v(t)≤a_{v max} (6)

上述公式(2)-(6)中，x(t)＝[x(t),y(t),z(t)]^T，表示在时刻t，飞行器的空间位置坐标矢量；表示在时刻t，飞行器的空间速度矢量；u(t)表示系统的输入；表示在时刻t，飞行器在水平方向的速度矢量；表示在时刻t，飞行器在竖直方向的速度；表示在时刻t，飞行器在水平方向的加速度矢量；表示在时刻t，飞行器在竖直方向的加速度。

5.根据权利要求1所述的引入飞行员意图的航迹规划方法，其特征在于：所述步骤(5)中，所述基于约束条件和飞行员意图的航迹规划算法中，飞行员根据观测到的周围环境情况，通过把转弯或升降作为所述目标函数的约束条件，从而规划出体现飞行员意识的航迹。