[发明专利]一种基于三维空域网格的低空救援航空器航迹规划方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种航空救援的飞行调度技术，尤其涉及一种基于三维空域网格的低空救援航空器航迹规划方法，其适用于低空救援下对于航空器优化调度和飞行计划编排，保证空中交通运行的安全高效。

背景技术：

在抗灾救援及处置突发事件的各项措施中，航空救援具有快速、高效、受地理空间限制少等优势，是世界上许多国家普遍采用的最有效手段。然而，在航空应急救援体系中，施救的航空器在低空运行环境中，由于受到地形环境、恶劣天气、密集飞行等不确定因素的干扰，往往存在安全风险大、施救效率低和实施不合理等问题。因此合理的规划飞行航迹，对于低空应急救援飞行安全和高效尤为重要。

目前，相关研究集中在无人机路径规划等方面。该问题主要涉及到环境表达、规划方法、以及路径执行这几方面。在一定的环境表达和规划方法的基础上，仅从路径搜索策略上来分析，可将搜索策略区分为三大类。第一类是局部优化算法，它的做法是牺牲解的搜索空间来获取解的搜索时间，典型的方法有：最速下降法、部分贪婪算法(Verscheure，2009)等，但存在搜索时间长、收敛速度慢、易陷入局部最优解等问题；第二类是全局优化算法，它以获取全局最优解为目的，主要的算法有：单源最短路径的Dijkstra算法(Chiba,2010)、任意两点间最短路径的Floyed动态规划算法(孙大伟，2006)等，但会出现计算时间较长、维数爆炸的现象；最后一类是计算机智能方法，包括：遗传算法、禁忌搜索、模拟退火和人工神经网络以及与模糊逻辑相结合快速高效地追求计算结果的思想(Lingxiao，2011；Anjan，2010；Tang，2011；Duygu，2014)。但已有的研究运用到航空救援的航迹规划方面存在一些问题：①多数方法解决的仅是二维平面内的路径规划问题；②无人机飞行中三维的航迹规划主要使用的是高度修正方法，很少考虑安全飞行规则，救援规则和航空器的性能约束；③解决的多数是单个航空器航迹规划问题，并没有考虑多航空器之间的飞行冲突问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于三维空域网格的低空救援航空器航迹规划方法，有效解决低空救援航空器在复杂地形、天气和密集飞行条件下运行的有序高效，有效提高救援空域的空中交通安全性。

本发明采用如下技术方案：一种基于三维空域网格的低空救援航空器航迹规划方法，其包括如下步骤

步骤1，建立空域网格划分，确定空域航空器飞行环境；

步骤2，确定改进的A*算法的单个航空器航迹规划；

步骤3，多航空器无冲突的战略航迹规划。

进一步地，所述步骤1中空域航空器采用目视飞行规则。

进一步地，所述步骤1中：空域网格划分包括如下：将低空空域划分为大小相同的长方体网格；以网格中心点表示该网格区域，生成规则的航迹节点；网格大小设定依据目视飞行管制间隔以及航空器的性能参数来确定。

进一步地，所述步骤2中包括：