[发明专利]智能飞行器航迹规划系统及其方法

权利要求书

1.一种智能飞行器航迹规划系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对多定位误差约束下航迹快速规划的优化问题进行描述；该描述的内容包括：

针对智能飞行器在设定的区域内飞行，在该设定的区域内预先设定有若干水平误差校正点和若干垂直误差校正点；所述智能飞行器从设定的区域内的出发点位置A飞往设定的区域内的目的地位置B，智能飞行器每飞行一段距离，将会产生飞行误差，此飞行误差包括垂直误差和水平误差；而智能飞行器每飞行一段距离，垂直误差和水平误差将各增加δ个单位，如果水平误差和垂直误差均小于θ个单位时，则智能飞行器可以正常按照设定的航迹飞行，这里δ和θ均为不小于0的整数，θ为预先设定的值；

在飞行过程中智能飞行器需要不断地校正自身的飞行误差，智能飞行器只要经过水平误差校正点，则水平误差校正为0，即水平误差为0，其余不变，即垂直误差保持不变；智能飞行器只要经过垂直误差校正点，则垂直误差校正为0，即垂直误差为0，其余不变，即水平误差保持不变；并且智能飞行器进行垂直误差校正时，需要满足当前垂直误差小于α₁个单位，水平误差小于α₂个单位；进行水平误差校正时，需要满足当前垂直误差小于β₁个单位，水平误差小于β₂个单位，这样就构成了多定位误差约束下航迹快速规划的优化问题，α₁、α₂、β₁和β₂均为预先设定的正整数；

步骤2：建立多定位误差约束下航迹快速规划数学模型；

步骤3：将步骤2中的快速规划数学模型通过引入马尔可夫性、马尔可夫过程这样的特征表述为马尔可夫决策过程的形式；

步骤4：对马尔可夫决策过程的形式引入强化学习；

步骤5：对强化学习后的马尔可夫决策过程的形式设计出基于强化学习的智能飞行器航迹快速规划算法并求解。

2.根据权利要求1所述的智能飞行器航迹规划系统的方法，其特征在于，所述航迹快速规划数学模型包含优化目标、优化变量以及约束条件，所述优化目标、优化变量以及约束条件包括如下内容：

根据所述智能飞行器的整个航迹中共经过的N次校正，另记两种特殊情况如下：

(1)当n＝0时，智能飞行器在出发点位置A，该位置不用校正；

(2)当n＝N+1时，智能飞行器到达目的地位置B，该位置不用校正；

第n次校正前的定位误差记为e[n]＝[eVer[n] eHor[n]]，其中eVer[n]为第n次校正前的垂直误差，eHor[n]为第n次校正前的水平误差；这里所述的第n次校正前的误差，是指智能飞行器飞行至校正点时还未进行校正的瞬间的误差，该校正点为水平误差校正点或若干垂直误差校正点；第n-1次校正后到第n次校正前智能飞行器飞行的距离为d[n]；

根据约束条件中的水平误差和垂直误差均小于θ个单位时，则智能飞行器可以正常按照设定的航迹飞行，用公式(1)表达：

C1:e[n]≤[θ θ] (1)

根据约束条件中的智能飞行器进行垂直误差校正时，需要满足当前垂直误差小于α₁个单位，水平误差小于α₂个单位；智能飞行器进行水平误差校正时，需要满足当前垂直误差小于β₁个单位，水平误差小于β₂个单位，用公式(2)表达：

其中F表征的是校正点类型，当第n次校正所在的校正点为垂直误差校正点时，F[n]＝[1 0]，校正点为水平误差校正点时，F[n]＝[0 1]；

针对途径最后一次校正点至目的地位置B的飞行过程，按照约束条件中的水平误差和垂直误差均小于θ个单位时，则智能飞行器可以正常按照设定的航迹飞行，用公式(3)表示：

C3:e[N+1]≤[θ θ] (3)

定位误差的初始值设为公式(4)：

C4:e[0]＝[0 0] (4)

根据误差校正规则中的智能飞行器进行垂直误差校正时，需要满足当前垂直误差小于α₁个单位，水平误差小于α₂个单位；进行水平误差校正时，需要满足当前垂直误差小于β₁个单位，水平误差小于β₂个单位，用公式(5)

表示：

C5:e[n+1]＝e[n]-e[n]·F^T[n]·F[n]+[δ·d[n+1]δ·d[n+1]] (5)

由此，优化目标为航迹总长度：其中，d[N+1]表示第N次校正后到不进行校正目的地位置B的飞行距离；

综上所述，多定位误差约束下航迹快速规划数学模型用公式(6)如下所示：