[发明专利]一种多约束条件下的智能飞行器航迹规划方法

说明书

本发明提供一种多约束条件下的智能飞行器航迹规划方法，涉及航迹规划技术领域。该方法针对智能飞行器在系统定位精度限制下的航迹快速规划问题，首先根据约束条件中给定的限制误差对数据进行了预处理，去除不满足约束条件的无效校正点，建立多目标优化模型，尽可能地满足航迹长度小和校正次数少两方面要求，然后根据各个问题的具体要求采用多目标优化算法(NSGA2)进行求解，得到有效校正点，进而得到飞行器航迹。本发明方法可有效降低飞行器的航迹长度与算法复杂度，并能减少校正次数，保证算法的有效性，实现多约束条件下的智能飞行器航迹快速规划。

技术领域

本发明涉及航迹规划技术领域，尤其涉及一种多约束条件下的智能飞行器航迹规划方法。

背景技术

航迹规划(Route Planning)是一个综合性很强的跨领域研究课题。自上世纪50年代，国内外各领域的学者根据各自的学科背景和专业领域，提出了很多种航迹规划方法。然而，随着规划新方法、新算法的不断提出，给规划设计人员也带来了困扰。在众多的规划方法中，选择一种更适合当前需要的方法，就必须把握航迹规划问题的本质，并对各类规划方法有充分的的理解和认识。

目前，复杂多约束条件下的航迹规划大量集中在对相关数学问题的研究上，通常采用目标加权函数来构建评价指标，选取合适的智能算法，利用搜索到的数学“最优点”构建规划的最优航迹。随着科技的进步，智能飞行器在未来军事应用中将会发挥极大地作用，它们形状各异，更加方便隐藏，可对敌方进行侦察，日后将会在更多领域得到应用。规划飞行航迹与校正航线误差是智能飞行发展的重要环节。

因此，在复杂的环境中智能飞行器能否快速的规划飞行航迹成为目前至关重要的问题，由于在飞行过程中存在着许多不可控制的内外界因素导致目前飞行器的定位系统还无法达到精准，这种误差很可能会引发事故进而导致任务失败。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多约束条件下的智能飞行器航迹规划方法，实现复杂多约束条件下飞行器航迹的快速规划。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多约束条件下的智能飞行器航迹规划方法，根据飞行器的飞行区域，设定飞行器的出发地为A，目的地为B，航迹约束如下：

(1)飞行器在空间飞行过程中需要实时定位，定位误差包括垂直误差a和水平误差b；飞行器每飞行1m，a和b将各增加ω个专用单位，到达终点时应满足a＜μ且b＜μ，μ为另一专用单位，且设定当a＜μ且b＜μ时，飞行器仍能够按照规划路径飞行；

(2)飞行器在飞行过程中需要对定位误差进行校正；设定飞行区域中存在用于误差校正的安全位置，称之为校正点，当飞行器到达校正点时，根据该位置的误差校正类型进行误差校正；若垂直误差a和水平误差b都能在规定的时间阈值内得到校正，则飞行器按照预定航线飞行，通过若干个校正点进行误差校正后最终到达目的地；

(3)在出发地A时，垂直误差a＝0且水平误差b＝0；

(4)飞行器在垂直误差校正点进行垂直误差校正后，垂直误差a＝0，水平误差b保持不变；

(5)飞行器在水平误差校正点进行水平误差校正后，水平误差b＝0，垂直误差a保持不变；

(6)设定α1、α2、β1、β2为四个专用单位，当a≤α1且b≤α2时才能进行垂直误差校正；

(7)当a≤β1且b≤β2时才能进行水平误差校正；

基于以上约束条件，所述飞行器航迹规划方法具体包括以下步骤:

步骤1：模型假设；

1)将智能飞行器的航迹规划转换为飞行器的路径规划问题，基于几何学的空间搜索，不考虑飞行器的运动学和动力学约束，生成的飞行路径是与时间无关的静态空间曲线；所述飞行器的航迹为智能飞行器的具体飞行路径，所述飞行器的路径为飞行器飞行到达各校正点的先后顺序；