本發(fā)明屬于航路規(guī)劃，具體涉及一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、直升機(jī)通常應(yīng)用于山地作戰(zhàn)環(huán)境中，復(fù)雜的地形特點(diǎn)既可以為直升機(jī)提供隱蔽突防的條件，也會(huì)對(duì)其的飛行安全造成潛在的威脅，隨著接收、處理和傳輸信息量的不斷增加，以及空中/地面作戰(zhàn)空間本身的動(dòng)態(tài)性，僅僅依賴(lài)機(jī)上近地告警系統(tǒng)結(jié)合飛行員的操作反應(yīng)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足飛行安全性及任務(wù)目標(biāo)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：

2、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法。用于解決現(xiàn)有航路規(guī)劃方法不能實(shí)時(shí)對(duì)山谷進(jìn)行檢測(cè)的問(wèn)題，給直升機(jī)規(guī)劃一條安全到達(dá)任務(wù)終點(diǎn)的地形跟隨/地形規(guī)避航路，為下一步執(zhí)行攻擊/偵察任務(wù)提供條件。

3、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

4、一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

5、獲取直升機(jī)的初始位置和方位角范圍，根據(jù)直升機(jī)的初始位置和方位角范圍進(jìn)行可行節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展得到多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；

6、基于多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)得到多個(gè)擴(kuò)展線段，計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展線段的通視性，基于通視性舍棄不通視的擴(kuò)展線段；

7、獲取多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的高程值，基于每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的高程值計(jì)算該擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展線段的俯仰角；根據(jù)每個(gè)擴(kuò)展線段的俯仰角計(jì)算該擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展線段的俯仰代價(jià)；

8、計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展線段距離兩側(cè)山谷代價(jià)；

9、獲取規(guī)劃終點(diǎn)位置，基于規(guī)劃終點(diǎn)位置和擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)計(jì)算擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)距離終點(diǎn)距離代價(jià)；

10、基于每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的俯仰代價(jià)、山谷代價(jià)和距離代價(jià)計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的綜合代價(jià)；

11、選擇綜合代價(jià)最小值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)并將其作為下一個(gè)擴(kuò)展起點(diǎn)繼續(xù)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，直至擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)和規(guī)劃終點(diǎn)位置滿足要求；

12、連接直升機(jī)的初始位置、綜合代價(jià)最小值的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)以及規(guī)劃終點(diǎn)位置，確定山谷線跟隨航路。

13、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述根據(jù)直升機(jī)的初始位置和方位角范圍進(jìn)行可行節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展，采用如下公式：

14、ax＝sx+200×cos(α)

15、az＝sz+200×sin(α)

16、其中，ax、az為擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，sx、sz為直升機(jī)的初始位置，α為方位角范圍。

17、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：采用janus算法計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展線段的通視性。

18、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述基于每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的高程值計(jì)算該擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展線段的俯仰角，采用如下公式：

19、θ＝asin(fabs(ay-sy)/d)

20、其中，θ表示俯仰角，d表示擴(kuò)展線段的直線距離，ay表示擴(kuò)展線段的終點(diǎn)，sy表示擴(kuò)展線段的終點(diǎn)，fabs表示浮點(diǎn)數(shù)的絕對(duì)值；

21、所述根據(jù)每個(gè)擴(kuò)展線段的俯仰角計(jì)算該擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展線段的俯仰代價(jià)，采用如下公式：

22、

23、其中，β為直升機(jī)的俯仰角。

24、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展線段距離兩側(cè)山谷代價(jià)，包括：

25、從擴(kuò)展線段中心點(diǎn)做垂直線，從中心點(diǎn)向北、向南以step步長(zhǎng)進(jìn)行獲取垂直平分線上的點(diǎn)坐標(biāo)：

26、根據(jù)求取的每個(gè)點(diǎn)的北向、東向值，從數(shù)字高程數(shù)據(jù)中查找其高程值，表示為vdn(e)、vun(e)，計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展線段的山谷代價(jià)，采用如下公式：

27、

28、其中，vdn(y)、vun(y)為垂直平分線上的點(diǎn)的坐標(biāo)值。

29、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述基于規(guī)劃終點(diǎn)位置和多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)距離終點(diǎn)距離代價(jià)，采用如下公式：

30、cost3＝sqrt((ax-ex)×(ax-ex)+(ay-ey)×(ay-ey)+(az-ez)×(az-ez))

31、其中，ex，ey，ez為規(guī)劃終點(diǎn)位置。

32、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：采用a*算法選擇綜合代價(jià)最小值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。

33、一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，其中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)上述的方法。

34、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述的方法。

35、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述的方法。

36、本發(fā)明的有益效果在于：

37、本發(fā)明提供的一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，針對(duì)直升機(jī)山地突防、復(fù)雜地理/對(duì)抗環(huán)境下火力打擊任務(wù)，為直升機(jī)提供突防階段安全快速的山谷跟隨航路，提高任務(wù)執(zhí)行安全性及成功率。

38、本發(fā)明基于數(shù)字高程模型，區(qū)別于基于地形特征提取的航線規(guī)劃算法，把山谷跟隨問(wèn)題轉(zhuǎn)換成航線兩側(cè)距離遮蔽山體距離的計(jì)算問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)判斷，省略了地形特征提取的處理時(shí)間及地形特征數(shù)據(jù)的機(jī)上存儲(chǔ)需求，為機(jī)上實(shí)時(shí)規(guī)劃提供了可行的技術(shù)途徑。

技術(shù)特征：

1.一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)直升機(jī)的初始位置和方位角范圍進(jìn)行可行節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展，采用如下公式：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，采用janus算法計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展線段的通視性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，所述基于每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的高程值計(jì)算該擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展線段的俯仰角，采用如下公式：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，所述計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展線段距離兩側(cè)山谷代價(jià)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，所述基于規(guī)劃終點(diǎn)位置和多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)計(jì)算每個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)距離終點(diǎn)距離代價(jià)，采用如下公式：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，其特征在于，采用a*算法選擇綜合代價(jià)最小值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。

8.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，其中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于實(shí)時(shí)山谷檢測(cè)的低空突防快速規(guī)劃方法，屬于航路規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域。包括：根據(jù)直升機(jī)的初始位置和方位角范圍進(jìn)行可行節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展得到多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)；基于多個(gè)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)得到多個(gè)擴(kuò)展線段，計(jì)算擴(kuò)展線段的通視性，舍棄不通視的擴(kuò)展線段；基于擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)的高程值計(jì)算擴(kuò)展線段的俯仰角；根據(jù)擴(kuò)展線段的俯仰角計(jì)算擴(kuò)展線段的俯仰代價(jià)；計(jì)算擴(kuò)展線段距離兩側(cè)山谷代價(jià)；基于規(guī)劃終點(diǎn)位置計(jì)算擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)距離終點(diǎn)距離代價(jià)；基于三個(gè)代價(jià)得到綜合代價(jià)；選擇綜合代價(jià)最小值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)并將其作為下一個(gè)擴(kuò)展起點(diǎn)繼續(xù)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)，直至擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)和規(guī)劃終點(diǎn)位置滿足要求。本發(fā)明為直升機(jī)提供突防階段安全快速的山谷跟隨航路，提高任務(wù)執(zhí)行安全性及成功率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉敏,武巍,鄒杰,朱榮剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26