[发明专利]面向变化环境的超低空飞行器三维多批多航迹规划方法

权利要求书

1.一种面向变化环境的超低空飞行器三维多批多航迹规划方法，其特征在于，所述超低空的飞行高度低于200米；具体包括如下步骤：

步骤一、根据超低空飞行器的特点以及约束条件，在仿真软件中建立目标模型；

步骤二、根据已知的地理环境，采用栅格化的方法，创建三维的地理环境矩阵；根据已知的敌防空部署位置信息，建立与地理环境矩阵相同规模的飞行空域威胁度矩阵，同时将火力覆盖区域内各离散位置的威胁度存入矩阵相应位置；

步骤三、根据地理环境矩阵与飞行空域威胁度矩阵，以及步骤一中获得的目标模型，首先使用蚁群算法进行初始可行航迹搜索，再通过粒子群算法进行深度航迹搜索，在规定的始末点之间对当前批次各飞行器的初始航迹进行规划，每个飞行器获得一条初始航迹；之后在已知的地理环境加入未知山峰威胁，并让飞行器在此环境中按照初始航迹进行模拟飞行，并在遇到未知威胁或火力攻击威胁时，实时更新自己的地理环境矩阵与威胁度矩阵；并将更新后的地理环境矩阵与威胁度矩阵发送至地面，地面根据接收到的所有更新内容，统一对当前的地理环境矩阵与威胁度矩阵进行更新；

步骤四、在按照规划的初始航迹的模拟飞行过程中，若每个飞行器均被击落，则返回步骤三，根据更新之后的地理环境矩阵与威胁度矩阵，重新进行下一批飞行器的航迹规划，否则至步骤五；

步骤五、若有抵达终点的飞行器且完成最终任务，则仿真结束；若未完成最终任务则返回步骤三，根据更新之后的地理环境矩阵与威胁度矩阵重新进行下一批多个飞行器的初始航迹规划；直至最后一批飞行器飞行结束之后，无论任务是否完成，仿真均结束。

2.如权利要求1所述的超低空飞行器三维多批多航迹规划方法，其特征在于：所述步骤三中模拟飞行的具体方法为：

第1步、预先建立一个用于表征未知山峰威胁的曲面表达式，并按照地理环境矩阵的规模进行栅格化，得到山峰矩阵，值为0代表存在山峰，1代表不存在山峰；

第2步、飞行器在按照初始航迹飞行过程中，若未遇到未知山峰威胁，则按初始航迹飞行；若探测到第1步中未知的区域存在未知山峰威胁，此时，飞行器将自动绕行，并将山峰矩阵中所有值为0的位置对应到地理环境矩阵的各位置；将所述地理环境矩阵的各位置处的1变成0，并作为斥力点；完成更新；

第3步、将初始航迹中所有未到达的航迹点作为引力点；之后，获得各引力点的引力，斥力点的斥力以及引力和斥力所产生的合力；

第4步、将获得的合力作用于飞行器上，使飞行器在合力的方向上推进一个步长；

第5步、当在合力作用下，如果飞行器回到初始航迹，道中航迹修正结束，飞行器将沿参考航迹继续飞行；否则，重新计算各引力点和斥力点对飞行器产生的引力和斥力，并最终获得合力，将重新获得的合力作用于飞行器上进行修正，直至回到初始航迹后，道中航迹修正结束，飞行器将沿参考航迹继续飞行；

根据实际的火力攻击威胁进行更新的方法为：

若飞行器在飞行过程中遭遇敌方防空火力打击，则根据来袭方向判断大致的攻击位置，获得该攻击位置相对于飞行空域威胁度矩阵的位置点；并根据飞行器遭遇攻击的位置与敌部署位置之间的距离S，再加上在0.5千米至1千米范围内生成的随机距离△S作为敌攻击半径，获得所述位置点的威胁度，并更新威胁度矩阵。

3.如权利要求1所述的面向变化环境的超低空飞行器三维多批多航迹规划方法，其特征在于，步骤一中所述约束条件包括地理与威胁约束、飞行器特性约束和多飞行器协同航迹约束；其中，飞行器特性约束又包括最大航程约束、最大转角约束和最低飞行高度约束。