[发明专利]一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法

说明书

本发明公开了一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，包括以下步骤：(1)进行简化假设，(2)根据校正点与出发点所构成的向量在飞行器直线航迹上的投影值大小，给定每一校正点对应的“序”；(3)通过“禁止后退搜索”方法，控制飞行器飞行过程中经过的校正点的“序”依次增大，确保飞行器不经过多余校正点；(4)分析理想状况下飞行器的最大前进距离；(5)在划定的最大距离范围内，筛选满足水平误差校正和垂直误差校正的校正点；(6)在所有满足条件的校正点中，选取“序”最大的k个点；(7)在所选k个点中，进一步选取使得飞行器航迹长度最短的点；(8)判断最后一个校正点与终点的距离是否可保证飞船沿规划轨迹飞行而不产生偏差。

技术领域

本发明属航空规划设计中的智能飞行器控制领域，具体涉及一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法。

背景技术

飞行器航迹规划的实质就是在一定的环境中，在特定的约束条件下，寻找一条从起始点到目的地满足某种性能指标的最优或次优飞行航迹。由于受到飞行到达时间、油耗和地形环境等因素影响，这类飞行器的定位系统无法对自身进行精准定位，一旦定位误差积累到一定程度可能导致任务失败。因此，在飞行过程中对定位误差进行校正是智能飞行器航迹规划中一项重要任务。

但是飞行器的误差校正过程中存在诸多约束：可校正的飞行区域分布位置依赖于地形，无统一规律；垂直误差校正点及水平误差校正点均只可校正一类误差，且要求误差不超过规定的可校正范围；飞行器前进方向不能突然改变等。本发明研究飞行器在复杂环境中的航迹快速规划问题，在满足各类约束的条件下，求取同时满足航迹长度尽可能小、经过校正区域进行校正的次数尽可能少这两个目标的航迹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种飞行器航迹快速规划方法，该方法在满足各类约束的条件下，快速求取同时满足航迹长度尽可能小、经过校正区域进行校正的次数尽可能少这两个目标的航迹。该飞行器航迹快速规划方法根据投影值大小对空间中散乱无序的校正点作有序化，并以此为依据减少每一次选取校正点时的候选点数量、尽可能减少航迹所经过的校正点数量、尽可能减少航迹的总长度。为复杂环境中多约束条件下智能飞行器航迹快速规划提供了依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，该飞行器航迹快速规划方法包括以下步骤：

步骤(1)进行适当的简化假设，以为方便问题求解；

步骤(2)根据校正点与出发点所构成的向量在飞行器直线航迹上的投影值大小，给定每一校正点对应的“序”；

步骤(3)通过“禁止后退搜索”方法，控制飞行器飞行过程中经过的校正点的“序”依次增大，确保飞行器不经过多余校正点；

步骤(4)分析理想状况下飞行器的最大前进距离，并以此为依据划定每一步搜索校正点的最大前进距离；

步骤(5)在划定的最大距离范围内，筛选满足水平误差校正和垂直误差校正的校正点；

步骤(6)在所有满足条件的校正点中，选取“序”最大的k个点；

步骤(7)在所选k个点中，进一步选取使得飞行器航迹长度最短的点；

步骤(8)判断最后一个校正点与终点的距离是否可保证飞船沿规划轨迹飞行而不产生偏差。

进一步的，本发明中，步骤(1)中，所作的简化假设如下：

忽略飞行器的体积与形状，将其看做空间中的一个质点；当垂直误差和水平误差均小于θ个单位时，飞行器仍能够按照规划路径飞行；不考虑飞行器在航行过程中遇到的避障问题；不考虑飞机到达时间、油耗、空中威胁和地形环境等因素对轨迹规划的影响；假设航迹中校正点数量和航迹长度对航迹规划同样重要，即影响程度相同；假设飞行器可以即时转弯(即飞行器前进方向可以立即改变)。