申请/专利权人：中国民航大学

申请日：2024-01-09

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117537826B

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G01S13/95

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2024.03.01#实质审查的生效;2024.02.09#公开

摘要：本发明公开了一种可感知雷暴态势的航迹规划方法，包括以下步骤：S1、将雷暴反射率数据通过基于密度的非参数聚类算法进行聚类，获得多个雷暴单体的分类数据集；S2、将各所述分类数据集中的多个数据体分别进行扫描，通过凸包算法将各数据体中的数据点进行聚合，以形成雷暴单体凸包；S3、栅格化已划设雷暴单体凸包的区域，建立单目标整数规划模型，搜索出一条可避免雷暴危险区域的安全有效航迹；S4、通过融合折射反向学习策略和正余弦算法的北方苍鹰优化算法求解单目标整数规划模型，得到飞行最小路径。本发明利用融合折射反向学习策略和正余弦算法的北方苍鹰优化算法，扩大原本算法的搜索范围，防止位置多样性的流失，找到最安全、有效的最短路径。

主权项：1.一种可感知雷暴态势的航迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将雷暴反射率数据通过基于密度的非参数聚类算法进行聚类，获得多个雷暴单体的分类数据集；S2、将各所述分类数据集中的多个数据体分别进行扫描，通过凸包算法将各数据体中的数据点进行聚合，以形成雷暴单体凸包；S3、栅格化已划设雷暴单体凸包的区域，在满足预设约束条件的情形下，建立一种单目标整数规划模型，搜索出一条可避免雷暴危险区域的安全有效航迹，包括：S31、将雷暴单体凸包区域作为限制区的平面地图数据按照等分平面的划分方法进行二维平面网格化；S32、根据划分后的平面地图数据，按照预设约束条件中的决策变量约束和栅格长度约束建立单目标整数规划模型，并基于单目标整数规划模型进行路径搜索，得到一条可避免雷暴危险区域的安全有效航迹，即最小路径；所述预设约束条件包括决策变量约束和栅格长度约束；所述最小路径通过下式计算得到： ，其中，为目标函数，n为平面地图数据网格化后的栅格数量，为节点，为节点，为决策变量，表示无人机是否依次途径节点和，若依次途径节点和，则=1，若不依次途径节点和，则=0，表示栅格长度，即节点和之间的距离；S4、通过融合折射反向学习策略和正余弦算法的北方苍鹰优化算法求解单目标整数规划模型，得到飞行最小路径；所述融合折射反向学习策略和正余弦算法的北方苍鹰优化算法包括：步骤一：设置种群数量，最大迭代次数，同时，已知解的范围，解的数量；步骤二：北方苍鹰种群初始化，包括：初始化北方苍鹰算法个体；折射反向学习扩大搜索苍鹰范围；合并初始种群和折射反向种群；步骤三：猎物识别，包括：改进步长搜索因子，并引入非线性权重因子得到新的猎物位置公式： ，其中，为第个北方苍鹰种群猎物的位置，为缩放因子，为北方苍鹰的种群矩阵，是北方苍鹰的种群数量；步骤四：基于开发阶段原始方式对猎物进行局部搜索。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国民航大学 一种可感知雷暴态势的航迹规划方法

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