一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法
专利汇可以提供一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 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。，下面是一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法专利的具体信息内容。
1.一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)进行适当的简化假设，以方便问题求解；
(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，并以此为依据划定每一步搜索校正点的最大前进距离；
(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。
2.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(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)；
飞行器每飞行1m，垂直误差和水平误差将各增加δ个专用单位(简称单位)；在出发地A点，飞行器的垂直和水平误差均为0；飞行器在垂直误差校正点进行垂直误差校正后，其垂直误差将变为0，水平误差保持不变；飞行器在水平误差校正点进行水平误差校正后，其水平误差将变为0，垂直误差保持不变；当飞行器的垂直误差不大于α1个单位，水平误差不大于α2个单位时才能进行垂直误差校正；当飞行器的垂直误差不大于β1个单位，水平误差不大于β2个单位时才能进行水平误差校正。
3.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(2)中，确定每一校正点“序”的方法如下：
给定飞行器的出发点A和目的地B，以及所有校正点Ji(i＝1,2,3…,N)的在三维空间中的坐标(xi,yi,zi)，以A为起点，B为终点可以确定一个向量 同样的，以A为起点，以任一校正点Ji为终点可以确定向量 以 为基准，求 在 上的投影值pi；
将投影值pi(i＝1,2,3…,N)按升序排列，此时pi的顺序即决定了Ji的“序”：若pi是最小的，则校正点Ji的“序”取为1，以此类推；为方便叙述，后文用Ji+1指代序比Ji大的校正点。
4.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(3)中，“禁止后退搜索”的方法如下：
飞行器从A点出发，依次经过一系列水平或垂直校正点，最终达到目的地B，为了确保总航迹最短，飞行器可能从当前校正点Ji飞行至下一校正点Ji+1的前提是下一校正点Ji+“1 更靠近”目的地B，即pi+1＞pi，或校正点Ji+1的序大于校正点Ji的序，可以理解为飞行器在向量方向上有所前进；
因此，从当前校正点搜索下一校正点时，仅需考虑“序”更大的点，防止搜索回溯，以避免飞行器在向量 方向上的迂回，增加不必要的航迹长度。
5.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(4)中，每一步搜索校正点的最大前进距离计算方法如下：
首先讨论不考虑校正点地理位置的理想状况；
理想状况下，即飞行器在任意点都可以进行任意校正(水平或者垂直)，飞行器的定位校正是一个有规律的循环过程，该过程由α1，α2，β1，β2共同决定；而决定飞行器是否能够按照规划路径飞行的θ不小于上述4个阈值，在到达终点之前均无需考虑，因此理想状况下，飞行器在每两个相邻校正点之间可以飞行的最大距离有四种情况：α1-β1，α2，β1，β2-α2，而在每两个最近的同类校正点之间可以飞行的最大距离有两种情况：α1和β2；
理想状况下，由于飞行器在任意点处做任意校正，故直接可以得到最短航迹长是AB两点间的欧氏距离，最小校正点数量也可以通过循环规律得到，这两个结果可以作为检验最终结果是否正确的依据；计算步骤是：
41)循环数量＝ceil((AB间的欧氏距离-θ/δ)/一次循环的航行距离)；
42)基准校正点数量＝循环数量×2；
43)计算倒数第二个校正点与目的地B之间的距离，判断航行该距离所产生的误差是否小于θ，如果“是”，那么得到最小校正点数量＝基准校正点数量-1；如果“否”，那么得到最小校正点数量＝基准校正点数量；
需要分为以下三类进行讨论：
第一类：当前点为出发点A：由于在A点飞行器的垂直和水平误差均为0，飞行器最大可飞行α2/δm至垂直校正点进行垂直校正，或者飞行β1/δm至水平校正点进行水平校正，因为目前不能确定下一点是何种校正，所以飞行器从A出发最大可飞行的距离为max{α2,β1}/δm；
第二类：当前点为垂直校正点：当前点仅能校正垂直定位误差，所以上一个水平校正点之后累积的水平误差err2都不能得到校正，但是，在到达下一个水平校正点之前，总的水平误差不能超过β2，否则将再也无法进行水平校正，所以，要满足水平校正的要求，最远可以航行的距离为(β2-err2)/δm；
同时，若err2过小(极端情况为err2＝0，即退化为出发点A)，飞行器的最大可飞行的距离还要受到max{α2,β1}/δ的约束；
综合以上两种情况，取约束更紧的一种情况作为最大前进步长，即min{max{α2，β1},(β2-err2)}/δm；
第三类：当前点为水平校正点：与垂直校正点同理，为防止再也无法进行垂直校正，最远可以航行的距离为(α1-err1)/δm，同时也要受到max{α2,β1}/δ的约束；
综合以上两种情况，最大前进步长取值为min{max{α2,β1},(α1-err1)}/δm。
6.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(5)中，筛选满足水平误差校正和垂直误差校正约束的校正点的方法如下：
计算当前校正点Ji与下一校正点Ji+1之间的欧氏距离di+1，计算飞行器航行至Ji+1的累积垂直误差和累积水平误差，分别为：err1+di+1/δ，err2+di+1/δ，校正点Ji+1为垂直校正点时，若err1+di+1/δ≤α1且err2+di+1/δ≤α2，则Ji+1满足误差校正约束，予以保留；校正点Ji+1为水平校正点时，若err1+di+1/δ≤β1且err2+di+1/δ≤β2，则Ji+1满足误差校正约束，予以保留；否则在后续步骤中不进行考虑。
7.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(6)中，选取“序”最大的k个点的方法如下：
由于飞行器航迹所经过的校正点数量与步骤(4)中给定的最大前进距离直接相关，所以要保证每次前进距离尽量大，即每两个相邻校正点间的距离尽量的大，在所有符合约束的校正点中，“序”最大的点即为与当前校正点距离最大的点(向量 方向上)，也是与B的距离相对更近的点(向量 方向上)；
其中k的选取可以根据情况进行调整，初始值可以由先验知识确定。
8.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(7)中，选取使得飞行器航迹长度最短的校正点的方法如下：
在步骤(6)选取的k个校正点中，可能存在投影值很大，但严重偏离向量 的点，若飞行器航行至该点校正，会造成航迹总长度s过长，因此，从当前校正点Ji选取下一校正点Ji+1时，还需保证两点间的欧氏距离di+1尽量小，因此，在k个投影最大的校正点中，选取di+1最小的校正点作为飞行器航迹中的校正点。
9.根据权利要求1所述的定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法，其特征在于，所述步骤(8)中，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的方法如下：
在航迹中已有校正点的数量达到步骤(4)中计算的最小校正点数量后，计算最后一个校正点与目的地B之间的欧氏距离dB，并与(θ+max{err1,err2})/δ比较，若dB≤(θ+max{err1,err2})/δ，则飞行器在到达B点之前无需再进行校正；若dB＞(θ+max{err1,er，δ返回步骤(4)，继续计算最大前进距离并寻找每一步中的最优校正点。
一种定位误差约束下的飞行器航迹快速规划方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
1。
1,2,3…,N)在 上的投影值pi，并将投影值pi(i＝1,2,3…,N)按升序排列。此后以校正点的“序”作为索引。
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