[发明专利]一种无人机群路径规划方法

权利要求书

1.一种无人机群路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：无人机群获取密集风险环境中起始点和目标点的位置、障碍物的坐标、面临的导弹打击风险和雷达探测风险、以及无人机群的飞行目标和任务，同时获取无人机飞行的最大水平转弯角、最大竖直俯仰角和最大侦察打击高度；

S2：根据获取的密集风险环境信息和无人机自身性能信息，得到对无人机飞行的整段航路的评价；

S3：在对整段航路评价的基础上，分离出整段航路中单个航路点的自身属性，得到对单个航路点的评价；

S4：利用基于对单个航路点评价的粒子群优化算法，对初始航路进行优化，得到连接起始点和目标点的最优航路；

S5：对得到的最优航路进行预冲突解脱处理，规划好无人机群中每个无人机的飞行速度；

S6：无人机群按照最优航路和规划好的飞行速度进行飞行，直至到达目标点，完成任务；

其中，所述步骤S2，根据获取的密集风险环境信息和无人机自身性能信息，得到对无人机飞行的整段航路的评价，具体包括：

对每个无人机而言，假设整段航路由个航路点构成，包括个航路段，，其中起始点和目标点在初始时刻已确定，则整段航路由依次连接航路点构成；将每个航路段均匀分成个部分，每一部分由端点确定，；对整段航路进行如下评价：

航路长度：利用路径长度比作为评价指标，具体公式如下：

其中，表示第个航路点的三维空间坐标，表示第个航路点的三维空间坐标，表示第个航路点的三维空间坐标，表示第1个航路点的三维空间坐标；公式中的分子为所有航路段的实际长度加和，分母为直接连接起始点和目标点的距离；

面临的导弹打击风险：假设无人机的飞行环境中共有个导弹打击点，其中第个导弹打击点的最大打击半径为，；定义第个航路点与第个航路点之间航路段的第个端点的坐标为，则第个导弹打击点到第个航路点与第个航路点之间航路段的第个端点的距离为：

其中，表示第个导弹打击点的三维空间坐标；定义整段航路面临的导弹打击风险为，具体公式如下：

其中，越大，表示整段航路的导弹打击风险越大；

面临的雷达探测风险：假设无人机的飞行环境中共有个雷达探测点，其中第个雷达探测点的最大探测半径为，；则第个雷达探测点到第个航路点与第个航路点之间航路段的第个端点的距离为：

其中，表示第个雷达探测点的三维空间坐标；定义整段航路面临的雷达探测风险为，具体公式如下：

其中，表示雷达的强度；越大，表示整段航路的雷达探测风险越大；

航路点转弯代价：假设无人机的最大水平转弯角为，无人机在第个航路点的转弯角为，在整段航路的起始点和目标点不需要转弯，则整段航路的转弯代价定义如下：

其中，越大，表示整段航路的转弯代价越大；

航路点俯仰代价：假设无人机的最大竖直俯仰角为，无人机在第个航路点的竖直俯仰角为，则整段航路的俯仰代价定义如下：

其中，表示第个航路点的三维空间坐标；越大，表示整段航路的俯仰代价越大；

飞行高度代价：假设无人机的最大侦察打击高度为，已定义无人机在第个航路点与第个航路点之间航路段的第个端点的飞行高度为，则整段航路的飞行高度代价定义如下：

其中，越大，表示整段航路的飞行高度代价越大；

面临的障碍物碰撞风险：整段航路的障碍物碰撞风险定义如下：

在航路长度、导弹打击风险、雷达探测风险、航路点转弯代价、航路点俯仰代价、飞行高度代价以及障碍物碰撞风险七个评价指标确定后，定义多目标函数来综合评价整段航路的代价，总代价的计算公式为：

其中，，表示第个评价指标的权重系数，用于衡量第个评价指标的重要性。