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【发明授权】一种基于沉降机制的飞行器变尺度地形跟随方法_北京理工大学_202211588700.8 

申请/专利权人:北京理工大学

申请日:2022-12-12

公开(公告)日:2023-03-21

公开(公告)号:CN115585814B

主分类号:G01C21/20

分类号:G01C21/20

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2023.03.21#授权;2023.01.31#实质审查的生效;2023.01.10#公开

摘要:本发明公开的一种基于沉降机制的飞行器变尺度地形跟随方法,属于飞行器技术领域。本发明实现方法为:获取平面航迹截面所对应地形高度剖面的最大值,根据该地形高度最大值与起点终点高度,初始化所有航迹点的高度值;将平面航迹从初始高度处开始沉降,考虑安全飞行高度和机动性能约束,选择可沉降高度最小值进行飞行器航迹沉降;兼顾飞行器纵向机动能力和地形复杂程度选择地形跟随尺度,根据选择的地形跟随尺度等间隔设置高度机动点,在二维平面航迹中加入高度引导点,经过高度沉降后获得包含变尺度地形跟随高度引导点的三维航迹,飞行器沿着规划的三维航迹飞行,实现飞行器在不同尺度下对复杂地形的有效跟随,提高飞行器地形复杂地形跟随能力。

主权项:1.一种基于沉降机制的飞行器地形跟随方法,其特征在于:包括以下步骤,步骤一:初始化二维航迹、航迹起点高度、航迹终点高度、飞行器水平飞行速度、飞行器纵向机动速度、最小安全飞行高度、地形跟随尺度和地图数据;所述二维航迹包括航迹点数量n、每个航迹点的坐标x,y;所述航迹起点高度h0;所述航迹终点高度hf;所述飞行器水平飞行速度为v;所述飞行器纵向机动速度为vh;所述最小安全飞行高度为hsafe;所述地图数据为包含任务区域的栅格地图及每个栅格对应的高度值hmap;步骤二:兼顾飞行器纵向机动能力和地形复杂程度选择地形跟随尺度d,对二维航迹进行插值处理,按地形跟随尺度d等间距插入高度引导点,根据选择的地形跟随尺度等间隔设置高度机动点,生成加入高度机动点的二维平面航迹;步骤三:依次查询步骤二所生成二维航迹剖面所对应的地形高度,生成该二维平面航迹所对应的地形高度剖面,并获得地形高度剖面的最大值hmax;步骤四:根据航迹起点高度h0、航迹终点高度hf以及地形高度剖面的最大值hmax,将航迹起点和航迹终点的高度分别设置为h0和hf,令H初始高度表示为h0,hf和h0+hf中的最大者,将剩余航迹点的高度设置为H,并将航迹起点和终点设置为不可沉降点;步骤五:计算每一个航迹点所对应的可沉降高度值;考虑安全飞行高度和飞行器纵向机动性能约束,分别计算每一个航迹点的可沉降高度值,该可沉降高度值为安全飞行高度约束下的可沉降高度与纵向机动性能约束下的可沉降高度两者中最小值;步骤六:根据步骤五计算所有航迹点的可沉降高度值,选择所有航迹点的可沉降高度的最小值作为本次迭代中所有可沉降航迹点的高度沉降值,对所有可沉降航迹点进行高度沉降,航迹点的高度值减少所确定的高度沉降值,不可沉降航迹点的高度值保持不变;所有航迹点高度沉降完成后,将所有可沉降航迹点中可沉降高度等于此次高度沉降值的航迹点设置为不可沉降航迹点;步骤七:判断所有航迹点中是否存在可沉降航迹点;若存在可沉降点,则转步骤五,重复迭代步骤五至步骤六,直至所有航迹点均为不可沉降航迹,转入步骤八;步骤八:在二维平面航迹的基础上,经过步骤二至步骤七进行高度沉降后获得每一个航迹点的高度信息,得到包含变尺度地形跟随高度引导点的飞行器三维航迹,飞行器沿着所规划的三维航迹飞行,即能够实现飞行器在不同尺度下对复杂地形的有效跟随,提高飞行器跟随复杂地形的能力;步骤九:将步骤八规划得到在不同尺度下对复杂地形的飞行器三维航迹,适用于低空巡航飞行器的隐身突防,满足低空巡航飞行器的隐身突防在不同尺度下对复杂地形的高精度、高效率地形跟随要求,提高低空巡航飞行器的隐身突防能力;所述安全飞行高度约束下的可沉降高度计算方法为:定义相邻两个航迹点P1,P2的高度分别为p1,p2,两点连线间最小地形相对高度为hm,则两个航迹点P1,P2在安全飞行高度约束下的可沉降高度分别根据式1和式2计算: 1 (2)在式1和式2中:hy1为航迹点P1右侧在安全飞行高度约束下的可沉降高度;hy2为航迹点P2左侧在安全飞行高度约束下的可沉降高度;分别计算航迹点左右两侧在安全飞行高度约束下的可沉降高度,选取该航迹点左右两侧在安全飞行高度约束下的可沉降高度中的最小者作为该航迹点在安全飞行高度约束下的可沉降高度;只有在该航迹点的左右两侧航迹点存在不可沉降航迹点时,才需要进一步考虑所述纵向机动性能约束下的可沉降高度;飞行器纵向机动性能约束下的可沉降高度计算方式为:根据该航迹点与相邻不可沉降航点之间的水平距离、飞行器水平飞行速度v和飞行器纵向机动速度vh,根据式3式4得到两个航迹点在纵向机动性能约束下的可沉降高度; 3 4在式3和式4中:hr1和hr2分别为两个航迹点P1,P2在纵向机动性能约束下的可沉降高度;D为两个航迹点间的水平距离;飞行器水平飞行速度v和飞行器纵向机动速度vh的比值;p2,p1分别为两个航迹点的高度;分别计算航迹点左右两侧在纵向机动性能约束下的可沉降高度,取在纵向机动性能约束下该航迹点左右两侧可沉降高度值的最小值作为该航迹点在纵向机动性能约束下的可沉降高度;选择该航迹点在纵向机动性能约束下的可沉降高度与安全飞行高度约束下的可沉降高度中的最小值作为该航迹点的可沉降高度值。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 北京理工大学 一种基于沉降机制的飞行器变尺度地形跟随方法

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