[发明专利]一种直升机动态航线规划方法

权利要求书

1.一种直升机动态航线规划方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)构建通讯信号威胁模型f₁：

nx_i＝(x_ti+x_ti+1)/2

其中，公式(1)中n是航路中的航迹点总数，x_n＝X_e，y_n＝Y_e，h_n＝H_e，(x_ti,y_ti,h_ti)和(X_e,Y_e,H_e)分别表示第i个通讯威胁的航迹点、目标点坐标，TN是通讯威胁的总数，(xc_k,yc_k)和R_k分别表示第k个通讯威胁的中心点平面坐标和通讯威胁影响半径，(nx_i,ny_i)表示航迹点回避威胁目标后调整的新平面坐标；

(2)构建地形威胁模型f₂，其数学描述如下：

公式(2)中，(x_d，y_d，h_d)、(x_oi，y_oi，Hmax_i)分别表示地形威胁点的三维坐标和第i个山峰峰顶的三维坐标，(x_si，y_si)表示山峰随着x、y方向下降的调节参数，M表示山峰的总数；

(3)由通讯信号威胁模型f₁和地形威胁模型f₂加权叠加，构成综合威胁模型F，其数学描述如下：

p₁+p₂＝1

由此可得：

其中，F为航线综合威胁影响，(x_t,y_t,h_t)表示通讯威胁的航迹点坐标，p₁、p₂分别为通讯威胁和地形威胁的权重，f₁、f₂分别为通讯威胁和地形威胁；

(4)构建动态任务序列，新威胁信息的隐蔽链动态传递

根据机载雷达识别的新威胁构建新的任务信息序列，并加入隐蔽链传递末端，新威胁信息采用下式表达：

Tm(N)＝{x_G，y_G，h_G，flag} (4)

Tm＝{Tm(1)，Tm(2)，...，Tm(N)}

公式(4)中，Tm(N)表示第N个任务信息，(x_c，y_c，h_c)表示新威胁的三维坐标，纵横坐标(x_c，y_c)单位为公里，高程h_c单位为米；flag表示新威胁解决情况，flag取值为0时表示新威胁得到解决，取值为1时表示新威胁尚未解决；通过hash计算实现新威胁信息加密；

(5)获取新威胁参数

邻机采用隐蔽传递的信息探测技术，并对hash加密的威胁信息进行解密，获取动态规划任务参数：新威胁(x_c，y_c，h_c)解决情况为flag，flag取值为0时表示新威胁得到解决；当flag值为1时，进入步骤(6)；

(6)生成初始航线集合，根据航线评价模型fv计算飞行代价，若飞行代价满足飞行安全的要求并小于最大航程，执行步骤(7)，否则对航线进行交叉、复制、变异操作，并重复步骤(6)：

fp_best＝{(x_i，y_i，h_i)_HI}，i＝[1，2，i，...，n] (6)

公式(5)～(6)中，H(j)_i为第i条航线的第j个航迹点的高程，最小航迹点高程HJ_min为最小航迹点高程差之和，m为航线集内航线的总数，HI为最小航迹点高程差之和对应的航线序号，fp_best为最优航线集，(x_i,y_i,h_i)_HI指对应于序号HI航线集第i个航迹点的三维坐标。

(7)航线可飞性优化

首先对航迹点按照x坐标由小到大进行排序，此时y和h坐标随着x坐标进行相同的移动；或者按照y坐标由小到大进行排序，此时x和h坐标随着y坐标进行相同的移动：

公式(7)中排序之前航线的表示为P，第i个航迹点坐标为(x_i，y_i，h_i)，排序由sort表示，排序后的航线为P_s，排序后的第i个航迹点坐标为(x_i′，y_i′，h_i′)；

然后去除航线的冗余航迹点：

公式(8)～(9)中l_i表示航迹点P(x_i+1，y_i+1，h_i+1)和P(x_i，y_i，h_i)之间航线的长度，LS和l_min分别表示最小航迹段集合、长度值，lC_i-1、lC_i+1表示航迹段向前和向后合并的航迹段长度值；

最后结合直升机的性能对上述航线针对转弯角、俯仰角、乘坐品质及B-Spline航线光滑性进行优化，即得最优飞行航线。