[发明专利]基于剖分网格的飞行器航迹规划方法

说明书

本发明公开了基于剖分网格的飞行器航迹规划方法，包括两大步骤，先基于剖分网格，进行多雷达探测区环境建模，对飞行器的飞行物理空间进行表征；然后在基于剖分网格组织的物理空间中，利用改进的A*算法进行飞行器航迹规划。本发明中采用立体剖分网格理论这一新的底层表征框架以有效解决同一空间不同飞行器带来的空间基准距离变化需求导致的同一空间重复建模的问题，并基于该理论对传统A*算法进行改进，形成了更加适应于飞行器突防背景、更加通用、高效自主的航迹规划方法，辅助飞行员进行航迹决策。

技术领域

本发明涉及航迹规划技术领域，尤其涉及基于剖分网格的飞行器航迹规划方法。

背景技术

随着信息化战争的不断演进，空天战场中针对飞行器的各类威胁飞速发展。这就需要飞行员在面临威胁时不仅要进行复杂的手工操作，还要做出航迹选择等判断决策，但受限于生理和心理等限制，单纯依靠飞行员完成任务变得越来越困难，迫切需要更加通用、高效自主的航迹规划能力辅助决策。军事应用中突防背景下的飞行器航迹规划需求就是在综合考虑算法规划时间、最终航迹长度以及雷达威胁区分布等因素后，在出发前或任务过程中迅速为飞行器规划出一条符合作战意图的有效航迹，并且在该过程中实现风险可控的突防。

飞行器种类繁复多样，特性不一。在传统航迹规划方法中，数据组织结构通常采取基于经纬网或局部空域直角坐标系网格划分的方式，在目标物理空间中依据一定数据组织方法离散取点计算威胁区并支撑后续航迹规划应用。假设在某一个固定的时间基准下，当飞行器的飞行速率不同导致空间基准距离必须改变时，传统方法只能重新对同一环境中的威胁以新的空间尺度计算威胁区，无法将不同速率的飞行器有效地整合在同一个方法和框架中关联计算，不能层次关联不同的空间组织粒度以适应多型飞行器航迹规划的需要。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种基于剖分网格的飞行器航迹规划方法，利用剖分网格解决空域威胁建模问题，并在此基础之上利用网格特点改进A*算法进行航迹规划，从而得到更加通用、高效自主的航迹规划方法辅助飞行员进行航迹决策。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

基于剖分网格的飞行器航迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：基于剖分网格，进行多雷达探测区环境建模，对飞行器的飞行物理空间进行表征；

S2：在步骤S1中基于剖分网格组织的物理空间中，利用改进的A*算法进行飞行器航迹规划。

进一步的，步骤S1中多雷达探测区环境建模的具体操作包括以下步骤，

S101：计算单雷达探测概率；

S102：根据步骤S101中计算出来的单雷达探测概率，计算多雷达探测区内多雷达联合探测概率；

S103：基于剖分网格组织，依据多雷达联合探测概率，计算任一粒度层级雷达探测概率；

S104：利用剖分网格组织下不同粒度层级之间的关联关系，计算新的粒度层级下剖分体元对应的探测概率大小；

S105：依据相应剖分网格体元内探测概率值大小，对基于剖分网格的雷达探测区进行可视化建模。

进一步的，步骤S101的具体操作包括以下步骤，

S1011：将经典的单雷达探测概率表示为式中，分别表示平均探测概率和平均信号功率，N表示接收机噪声功率，b，n分别表示发现门限电压值和积累脉冲数；

S1012：将标准飞行器反射截面积与实际目标反射截面积关联计算，得到式中，假设目标i的截面积为标准截面积，目标m的截面积为实际截面积，分别表示i和m对应的单雷达平均信号功率，和分别表示i和m对应的探测概率；