[发明专利]智能飞行器航迹规划系统及其方法

说明书

一种智能飞行器航迹规划系统及其方法，包括描述模块、建立模块、马尔可夫模块、强化学习模块以及设计模块；描述模块用于对多定位误差约束下航迹快速规划的优化问题进行描述；建立模块用于建立多定位误差约束下航迹快速规划数学模型；马尔可夫模块用于将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；强化学习模块用于对马尔可夫决策过程的形式引入强化学习；设计模块用于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。结合其它结构或方法有效避免了现有技术中航迹规划算法具有一定的随机性、复杂度高、在大规模、广域条件下无法高效求解的缺陷。

技术领域

本发明涉及智能飞行器技术领域，也涉及航迹规划技术领域，具体涉及一种智能飞行器航迹规划系统及其方法，尤其涉及一种基于强化学习的智能飞行器航迹快速规划系统及其方法。

背景技术

智能飞行器的原形有点像无人驾驶机，但是更加先进和智能化，其是随着信息技术的快速发展，有人机在高动态的对抗环境下面临着极大的挑战的条件下，使得智能飞行器应运而生，特别是在执行一些危险的任务时，智能飞行器能够灵活应变，在高效完成任务的同时，有效避免了经济和人员的损失。

飞行器航迹规划是实现智能飞行器自动导航的一项关键技术，是人工智能及导航与制导领域中的重要研究方向之一。智能飞行器去执行一定的飞行任务，其中规划出一条可行的航迹便是智能飞行器最基本的任务。根据不同的任务需求，航迹要求也会有所不同，如航迹长度最短，飞行时间最短以及能耗最低等等。

复杂环境下航迹快速规划是智能飞行器控制的一个重大挑战。在飞行过程中，智能飞行器的飞行航迹受到两方面的影响，第一方面是所飞行的区域有特殊的限制条件，比如说禁飞区，干扰区以及地理因素引起的障碍区；第二方面是由于智能飞行器自身因素引起的限制，比如说最小转弯半径，最大飞行能耗，定位精度等。特别的，智能飞行器在飞行过程中的定位精度对智能飞行器的航迹起到至关重要的作用，由于定位精度较低会产生一定的定位误差，定位误差包括垂直误差和水平误差，一旦定位误差积累到一定程度可能导致飞行航迹偏离，因此需要及时对定位误差进行校正，即每飞行一段距离去校正点校正误差。

现有的航迹规划算法很多，包括经典的粒子群算法、模拟退火算法、遗传算法以及蚁群算法等，但是上述算法具有一定的随机性，并且复杂度高，在大规模、广域条件下无法高效求解。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种智能飞行器航迹规划系统及其方法，有效避免了现有技术中航迹规划算法具有一定的随机性、复杂度高、在大规模、广域条件下无法高效求解的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种智能飞行器航迹规划系统及其方法的解决方案，具体如下：

一种智能飞行器航迹规划系统的规划方法，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；

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。

进一步地，所述步骤1中的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：