[发明专利]基于给定节点序的航迹合理性评估和自生成方法及系统

权利要求书

1.一种基于给定节点序的航迹合理性评估和自生成方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：定义算法的必要参数；

步骤2：根据定义的必要参数，判定节点序的合法性；

步骤3：自动生成基于合法航迹节点序的航迹；

所述步骤1包括：

步骤1-1：对节点序进行定义；

步骤1-2：定义装备参数：

依次定义飞行器最大可承受过载aMax；

飞行器最大可飞行高度LatitudeMax；

定义飞行器最大允许航程disMax；

定义飞行器正常工作温度下限TMin；

定义飞行器携带最大油量oilMax；

步骤1-3：定义环境参数：

定义当前大气温度Tatmos；

作战场景最低海拔ylevel；

进入下一关键节点多远范围内算作抵达此节点disAllow；

真场景数学模型（key:[xi，zi]，value:yi）；

步骤1-4：定义仿真参数：

仿真计算频率f；

快进/慢放系数times；

所述步骤1-1包括：

步骤1-1-1：确定节点序表达形式，由决策主体给出的三维空间中的有顺序的k个节点序列，表示为N={P1，P2…Pk}；

步骤1-1-2：指定节点序变量意义，Pi={xi，yi，zi}表示节点序集合中的每个点，xi，yi，zi表示大地坐标系下三个方向坐标；

步骤1-1-3：定义节点序航迹点坐标系，x方向设定为指向正东为正方向，y方向设定垂直地面指向天空为正方向，z方向由右手法则确定；

所述步骤2包括：

步骤2-1：定义环境因素限值导致给定节点合法性；

步骤2-2：定义飞行器性能约束导致的节点合法性；

步骤2-3：判定节点序合法性；

所述步骤2-3包括：

步骤2-3-1：对仿真战场三维数学模型同给定的节点序进行配对判断，若给定节点Pi={xi，yi，zi}处的海拔yi小于场景模型中[xi，zi]位置处的高度限值yi时，直接给出节点序不合法反馈，步进到步骤2-3-6，直到检测完每个Pi，若无不合法节点，步进到下一步；

步骤2-3-2：对每三个连续节点对{P1，P2，P3}，根据最大过载限制、最小允许飞行速度，最大允许飞行速度，计算最大过载条件下转弯半径范围[r_min，r_max]，根据P1、P2和P3的空间位置关系，判断是否可以在[r_min，r_max]内完成有P1到P3的转弯过程，若可以，步进到步骤2-3-6，否则步进到下一步；

步骤2-3-3：计算N={P1，P2…Pk}中连续相邻节点间的直线距离和dis_sum，其中dis_sum是从P_start到P_stop的理想化的最短航迹，若dis_sum大于飞行器允许最大航程dis_max，节点序不合法，步进到步骤2-3-6，否则，步进到下一步；

步骤2-3-4：对规划轨迹所需耗油量进行数学评估，评估方法：考虑飞行器自重m_fly、载油量m_oil和发动机效益比ratio，利用积分方法求处航迹耗油量：oil_use=f(m_fly，m_oil，ratio)，若oil_use大于飞行器携带最大油量oil_max，目标位置P_stop无法到达，步进到步骤2-3-6，否则步进到下一步；

步骤2-3-5：告知用户仿真成功，并输出仿真航迹文件：path.log，步进到步骤2-3-7；

步骤2-3-6：告知用户仿真失败，并输出错误日志：error.log，步进到步骤2-3-7；

步骤2-3-7：结束仿真；

所述步骤3包括：

步骤3-1：分别对瞄准误差量阈值、到达节点含义和当前阶段含义进行定义；

步骤3-2：根据定义进行计算和仿真，并自动生成航迹；

所述步骤3-2包括：

步骤3-2-1：设置当前迭代步飞行器在三维空间中位置为A点，飞行方向向量AC，下一节点序目标点为B点；

步骤3-2-2：对AB方向矢量进行单位化操作，标记为AD，使得AD的模长为一个单位，方向于AB相同；对AC方向矢量单位化，使得AC的模长为一个单位，标记为AE，方向于AC相同；

步骤3-2-3：根据当前位置运动速度v，和转弯过载a，仿真频率f，求得当前位置转向角度β=a/(v*f)；

步骤3-2-4：求取AE和AD方向偏差角γ；

步骤3-2-5：若βθ，则继续转弯兼前进飞行，位置转向角度β保持不变，否则，沿直线飞行，更新位置转向角度β为零；

步骤3-2-6：根据位置A，矢量AE，AD，β，计算出下一步位置备选点F1，F2，使得F1，F2满足（1）A点、E点、D点、F1点、F2点处于同一平面内，（2）角度DAF1和DAF2等于角度DAE与转向角度β之差；

步骤3-2-7：筛选备选点F1和F2，找出两者中在空间中距离E点更近的点，标记为F；

步骤3-2-8：对矢量AF进行单位化，并根据v和f求得位置G，使得G位于AF延长线上；

步骤3-2-9：飞行器移动到G位置，更新飞行器位置A；

步骤3-2-10：求取飞行器位置A与节点序尾节点Pk距离，若小于阈值disAllow，则步进到步骤3-2-11：否则返回步骤3-2-1，继续下一轮次循环；

步骤3-2-11：仿真结束。