[发明专利]一种旋翼无人直升机航线规划方法

说明书

本发明涉及一种旋翼无人直升机航线规划方法，其步骤为：(1)构建复杂威胁模型，(2)计算安全飞行航线待选数据集，(3)初步遴选全局最优飞行航线，(4)构建优化飞行航线集，生成最优航线，(5)采用自适应3次B样条曲线方法优化初始最优航线，实现航线可飞行性优化。其算例结果表明，利用离散和力场优选算法在复杂威胁环境下能实现快速飞行航线规划，该方法能够给旋翼无人直升机提供有效飞行航线同时提高了飞行的安全性和快捷性。

技术领域

本发明属于旋翼无人直升机航线规划领域，涉及到使用旋翼无人直升机性能和环境威胁等信息规划出最优飞行航线方法，具体是一种旋翼无人直升机航线规划方法。

背景技术

到目前为止，国内外在复杂地形环境下旋翼无人直升机航线规划方面的研究还比较初步，尚没有形成完整而系统的旋翼无人直升机动态飞行航线规划模型与方法。复杂地形环境的旋翼无人直升机快速航线规划目前还没有得到很好的解决，如何能应用威胁特征来规划符合旋翼无人直升机性能的高效飞行航线，回避途中威胁以及实现安全飞行是亟待解决的问题，此问题的解决无论对军用还是民用都具有极其重要的应用价值。

发明内容

1.一种旋翼无人直升机航线规划方法，其特征采用以下实现步骤：

(1)复杂威胁模型T_t，数学描述如下：

T_t(x，y)＝sin(y+Ca)+Cb*sin(x)+Cc*cos(cd*sqrt(x²+y²))+Ce*cos(y)+Cf*sin(cg*sqrt(x²+y²))  (1)

上述公式中，T_t(x，y)表示模型投影在水平面上横坐标x和纵坐标y的地形威胁模型值，sin、cos、sqrt分别为求正弦、余弦及开方的函数，Ca、Cb、Cc、Cd、Ce、Cf、Cg皆为控制地形威胁模型的威胁值得常系数；

(2)计算安全飞行航线待选数据集B：

首先利用公式(2)～(4)得到横、纵坐标轴矢量Vx和Vy：

Vx＝xb：xid：xe  (2)

Vy＝yb：yid：ye  (3)

公式(2)～(3)中，xb、yb分别为横、纵坐标矢量Vx和Vy的初始值，xe、ye分别为横、纵坐标矢量Vx和Vy的终止值，xid、yid分别为横、纵坐标矢量Vx和Vy元素增量的步长值，冒号运算符(：)的作用为生成等间隔的矢量；

然后利用公式(4)～(5)得到x轴坐标矢量Vx和y轴坐标适量Vy离散矩阵Mx、My，并将Mx、My代入公式(1)计算出对应的地形威胁模型的离散矩阵MT：

[Mx，My]＝meshgrid(x，y)  (4)

MT＝T_t(Mx，My)  (5)

最后利用公式(6)～(14)计算无人机受合力情况下的运动轨迹点集合，得到安全飞行航线待选数据集B：

zmx＝max(T_t)*ones(size(T_t))+Hg  (6)

s＝zmx  (7)

a₀＝1/exp(abs(T_t(x，y))^β)  (8)

v＝v₀+a*dt  (9)

a＝a₀+k*v²/  m(10)