【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無人機，具體為一種威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，主要應(yīng)用于無人機飛行過程中對威脅區(qū)的自動避讓。
技術(shù)介紹
1、無人機因其成本低、航時長、環(huán)境適應(yīng)性強等特點在廣域偵察、電子對抗、通信中繼、預(yù)警探測、氣象觀測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但無人機一般飛行速度慢隱身能力差，無線電信號易被捕獲，為了降低被發(fā)現(xiàn)概率，無人機一般采用無線鏈路靜默方式飛行。無人機在出航前，對于預(yù)先探測到或已知的威脅源(包括電磁干擾區(qū)等)，可在初始航路規(guī)劃過程中進行威脅規(guī)避，但前往任務(wù)區(qū)飛行過程中臨時出現(xiàn)的威脅源，地面控制站通過短時間開啟上行遙控鏈路告知無人機，由無人機自主決策，通過航路動態(tài)自規(guī)劃方式進行規(guī)避，避免下行無線鏈路開啟導(dǎo)致自身暴露。
2、目前工程中常用的無人機威脅規(guī)避方法是盡可能讓無人機遠離威脅區(qū)飛行，且采用地面人工規(guī)劃的方式，需要上下行鏈路同時開啟，這樣不僅飛行距離遠、油耗高，影響后續(xù)任務(wù)執(zhí)行時間，而且容易暴露目標，影響飛行安全性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是：
2、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本專利技術(shù)提供一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，用于提高無人機躲避臨時威脅的能力和提升無人機的飛行安全性。
3、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
4、一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
5、當(dāng)無人機接收出現(xiàn)威脅區(qū)信息時，獲取無人機當(dāng)前航路點和最終航路點，根據(jù)所述當(dāng)前航路點和最終航
6、根據(jù)所述規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點構(gòu)建中間區(qū)域，對中間區(qū)域進行網(wǎng)格化劃分得到多個網(wǎng)格，所述多個網(wǎng)格形成一個網(wǎng)格區(qū)域；
7、計算所述網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的每個網(wǎng)格的中心點到威脅區(qū)中心的距離，將所述距離與威脅區(qū)半徑進行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定每個網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)；
8、根據(jù)所述網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)，獲取網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)每列距離威脅區(qū)最近的上下邊界網(wǎng)格及該上下邊界網(wǎng)格的中心點；
9、分別連接相鄰的上邊界網(wǎng)格的中心點和連接相鄰的下邊界網(wǎng)格的中心點，形成沿上下邊界的兩條連通路徑；
10、對所述沿上下邊界的兩條連通路徑進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的上邊界航路和下邊界航路；
11、分別計算所述上邊界航路和所述下邊界航路的長度，選擇長度較短的一條作為最優(yōu)規(guī)劃航路。
12、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：根據(jù)所述當(dāng)前航路點和最終航路點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點的步驟中，包括：
13、遍歷當(dāng)前航路點至最后航路點，比較每個航路點到威脅區(qū)中心點的距離和威脅區(qū)半徑，確定每個航路點是否在威脅區(qū)內(nèi)；
14、獲取航路上最后一個未進入威脅區(qū)的航點以及其后一個航點；獲取第一個出威脅區(qū)航點以及其前一個航點；
15、根據(jù)最后一個未進入威脅區(qū)的航點以及其后一個航點、第一個出威脅區(qū)航點以及其前一個航點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點。
16、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：根據(jù)最后一個未進入威脅區(qū)的航點以及其后一個航點、第一個出威脅區(qū)航點以及其前一個航點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點的步驟中，包括：
17、在航線上距離威脅區(qū)邊界r′處分別生產(chǎn)一個虛擬航路點作為規(guī)避航路起點和終點，具體公式如下：
18、
19、其中，ws′(x′s，ys′)、we′(x′e，ye′)分別為起點和終點，ws(xs，ys)為最后一個未進入威脅區(qū)的航點，ws+1(xs+1，ys+1)為ws(xs，ys)后一個航點，we(xe，ye)為第一個出威脅區(qū)航點，we-1(xe-1，ye-1)為we(xe，ye)后一個航點，r為威脅區(qū)的半徑，r′大于等于2倍無人機轉(zhuǎn)彎半徑。
20、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：根據(jù)所述規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點構(gòu)建中間區(qū)域的步驟中，包括：
21、以所述規(guī)避航路規(guī)劃的起點的橫坐標值和所述規(guī)避航路規(guī)劃的終點的橫坐標值作為中間區(qū)域的橫坐標范圍的兩個端點；
22、以威脅區(qū)的中心點的縱坐標值沿縱坐標分別向上下擴展r+r′作為中間區(qū)域的縱坐標范圍的兩個端點；
23、以橫坐標范圍的兩個端點兩條作垂直線，以縱坐標范圍的兩個端點作兩條水平線，四條線相交構(gòu)成的圖形為中間區(qū)域。
24、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：根據(jù)比較結(jié)果確定每個網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)的步驟中，包括：
25、當(dāng)網(wǎng)格的中心點到威脅區(qū)中心的距離大于半徑，則確定該網(wǎng)格不在威脅區(qū)，該網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)tij＝0，否則tij＝1，其中，i、j分別為網(wǎng)格區(qū)域的第i行、第j列。
26、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：根據(jù)所述網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)，獲取網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)每列距離威脅區(qū)最近的上下邊界網(wǎng)格及該上下邊界網(wǎng)格的中心點的步驟中，包括：
27、逐列遍歷網(wǎng)格狀態(tài)tij＝0的網(wǎng)格，求出第j列網(wǎng)格所在威脅區(qū)上下邊界處的兩個中心點不在威脅區(qū)的網(wǎng)格，j≥2；行數(shù)i從1開始遍歷，當(dāng)tij＝1時，前一個網(wǎng)格為上邊界網(wǎng)格，行數(shù)記為ia，網(wǎng)格記為中心點記為當(dāng)tij由1變?yōu)?時，該網(wǎng)格為下邊界網(wǎng)格，行數(shù)為ib，網(wǎng)格記為中心點記為
28、第1列上邊界為ws′(x′s，ys′)，下邊界網(wǎng)格行數(shù)為ib-1，ib為第2列的下邊界網(wǎng)格行數(shù)。
29、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：分別連接相鄰的上邊界網(wǎng)格的中心點和連接相鄰的下邊界網(wǎng)格的中心點，形成沿上下邊界的兩條連通路徑的步驟中，包括：
30、起點為ws′(x′s，ys‘’)，上邊界航路的下一點為第2列的上邊界點下邊界航路的連續(xù)兩點為第1列的下邊界點和第2列的下邊界點
31、當(dāng)網(wǎng)格列數(shù)j＝3時，獲取上邊界狀態(tài)tij＝0的網(wǎng)格當(dāng)前網(wǎng)格行數(shù)i′a等于前1列網(wǎng)格行數(shù)ia、ia+1或ia-1，則當(dāng)前航點網(wǎng)格是否則當(dāng)?shù)?列行數(shù)i′a大于第2列行數(shù)ia時，下一個航點網(wǎng)格是直到行數(shù)等于i′a-1，然后再是當(dāng)?shù)?列行數(shù)i′a小于第2列行數(shù)ia時，下一個航點網(wǎng)格是直到行數(shù)等于i′a+1，然后再是下邊界航點選擇方法同上邊界；
32、網(wǎng)格列數(shù)j++，重復(fù)上述步驟，直到完成倒數(shù)第二列網(wǎng)格航點獲取；
33、對于n列，終點we′(x′e，ye′)所在的行數(shù)為f，如果上邊界航線n-1列的行數(shù)ia等于f、f-1或f+1，則終點為當(dāng)前航點；否則當(dāng)前航點網(wǎng)格是然后再是終點；下邊界最后1列的航點選擇方法同上邊界。
34、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：每列網(wǎng)格判斷過程中如果與原航線出現(xiàn)相交，則停止遍歷，相交點作為網(wǎng)格區(qū)內(nèi)最后一個航點。
35、本專利技術(shù)進一步的技術(shù)方案：對所述沿上下邊界的兩條連通路徑進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的上邊界航路和下邊界航路的步驟中，包括：
36、遍歷生成連通路徑的網(wǎng)格航路點，從第2列開始，如果第i列網(wǎng)格行數(shù)小于第i-1列網(wǎng)格行數(shù)，則和第i+1列網(wǎng)格行數(shù)比較，如果小于第i列行數(shù)，則繼續(xù)遍歷，否則去掉中間第i列航路點本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述當(dāng)前航路點和最終航路點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點的步驟中，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)最后一個未進入威脅區(qū)的航點以及其后一個航點、第一個出威脅區(qū)航點以及其前一個航點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點的步驟中，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點構(gòu)建中間區(qū)域的步驟中，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)比較結(jié)果確定每個網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)的步驟中，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)，獲取網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)每列距離威脅區(qū)最近的上下邊界網(wǎng)格及該上下邊界網(wǎng)格的中心點的步驟中，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種無人機的
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，每列網(wǎng)格判斷過程中如果與原航線出現(xiàn)相交，則停止遍歷，相交點作為網(wǎng)格區(qū)內(nèi)最后一個航點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，對所述沿上下邊界的兩條連通路徑進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的上邊界航路和下邊界航路的步驟中，包括：
10.一種計算機系統(tǒng)，其特征在于包括：一個或多個處理器，計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲一個或多個程序，其中，當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)權(quán)利要求1-9任一項所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述當(dāng)前航路點和最終航路點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點的步驟中，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)最后一個未進入威脅區(qū)的航點以及其后一個航點、第一個出威脅區(qū)航點以及其前一個航點確定規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點的步驟中，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述規(guī)避航路規(guī)劃的起點和終點構(gòu)建中間區(qū)域的步驟中，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)比較結(jié)果確定每個網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)的步驟中，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種無人機的威脅區(qū)規(guī)避航路自動規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述網(wǎng)格的中心點與威脅區(qū)的狀態(tài)，獲...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任偉，任格葉，孫恒義，張旭東，麻興斌，魏鈺潔，范東生，張旭，黃曉東，
申請(專利權(quán))人：西安愛生技術(shù)集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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