[发明专利]基于骨架图的TF/TA2航迹规划方法

摘要

本发明提出了一种基于骨架图的TF/TA2航迹规划方法，根据数字地图的高程信息，利用地形特征，将相对平坦和山谷地形提取出来，建立骨架图，作为航迹规划的参考。与传统航迹规划算法相比，骨架图法不在依赖于数字高程所提供的网格信息，它将整个数字高程信息转化为骨架图，在实际计算中相当于将成千数万个网格点变成了骨架图中的一个计算节点，使得搜索空间大大缩小，计算效率大幅度提高。而且由于骨架图可以根据地形高程图提前离线处理好，然后保存起来，使用的时候直接加载拼接就能得到整个区域的骨架图。飞行过程遇到危险或突发情况时，根据威胁对骨架图快速处理就能得到新的骨架情况，无需重新构建骨架。

主权项

1.一种基于骨架图的TF/TA2航迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据数字地图上每一点的高程信息，建立二值图；所述数字地图包含后续步骤3中需要提取的关键区域；步骤1.1：依据数字地图上每一点的二维平面坐标，建立中间图；所述中间图中的点与数字地图上对应点具有相同的二维平面坐标；步骤1.2：依据数字地图上每一点的高程信息，进行如下处理，以给中间图中对应点赋高度值：对于数字地图上的某一点B，以B点为几何中心，建立一个正多边形区域或圆形区域，计算区域内所有点高度的平均值H，若B点在数字地图上的高度值不大于H*a，则给中间图中与点B具有相同二维平面坐标的点B’赋高度值为H*a，其中a为比例参数，否则给点B’赋B点的高度值；步骤1.3：依据中间图中各点的高度值，计算中间图中各点的梯度；依据梯度阈值，对中间图中各点进行二值划分，梯度大于阈值的点取值0，梯度不大于阈值的点取值1，并在划分过程中进行去噪处理，得到去噪后的二值图；所述梯度阈值根据最大类间方差法自动确定；步骤2：对步骤1得到的二值图进行基于细化的骨架提取，得到由节点和边组成的骨架图D＝(V，C)，其中V为节点集合，C为边集合；步骤3：从步骤2得到的骨架图中提取设定的关键区域的骨架图；步骤4：重复步骤1至步骤3，得到能够组成航迹规划区域的若干块关键区域骨架图；对于相邻的两幅关键区域骨架图，其中一幅关键区域骨架图的末尾行或末尾列与另一幅关键区域骨架图的首行或首列具有相同的地理位置；对相邻的关键区域骨架图按照以下方法进行拼接，得到组成航迹规划区域的骨架图：对于相邻的两幅关键区域骨架图中具有相同地理位置的点，若该点对应在二值图的取值均为1，则在拼接后的骨架图中将该点设置为骨架点；步骤5：在组成航迹规划区域的骨架图中增加已知威胁区域和突发威胁区域：在威胁区域的安全边界增加骨架，将被威胁区域打断的骨架相连；所述安全边界指威胁区域边界的下一个点；步骤6：根据航迹规划要求的起点vs和终点vt，在组成航迹规划区域的骨架图中得到从vs到vt的长度最短的2维路径；步骤7：基于A*算法对步骤6得到的最短2维路径进行优化，得到最优3维航迹。