一种无人机远距航路规划方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机远距航路规划方法，属于航空航天技术领域。本发明专利技术包括以下步骤：步骤一、判断无人机是否需要爬高；步骤二、确定无人机任务高度；步骤三、采用优势计算模型及利用综合优势函数确定无人机任务实施点及任务实施高度；步骤四、确定无人机爬高增速时机；充分考虑飞机隐蔽特性的前提下对无人机进行远距航路规划，安全引导无人机到最佳探测区，将任务实施的引导算法进行了优化，极大的提高了无人机的完成实施任务的自身安全性与效能，在保证自身安全的前提下规划最大优势任务实施点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空航天
，具体涉及一种无人机远距航路规划方法。
技术介绍
随着对无人机的使用方式的不断进步，无人机发挥着越来越重要的作用，对无人机的使用性能和生存能力的要求也不断提升，而对无人机的飞行航路规划进行研究，将是对无人机执行任务的有效支持。飞行航路规划技术是无人机有效执行任务的重要支持，规划得到的航路既要满足突防要求，具有完成任务的能力，又要尽量减少坠毁概率和被摧毁的概率，这意味着航路规划方法必须满足无人机特有导航要求，又满足突防要求的飞行航线。针对无人机远距航路规划，如何安全引导无人机到指定区域是最终要解决的问题，即寻找保证自身安全性且优势最大的航路点。考虑目标飞机及我方无人机的隐蔽特性的远距航路规划一直是目前的远距航路规划的一项未深入涉及的领域。目前的航路规划引导技术大多考虑不够全面，且均未考虑目标飞机及我方无人机的隐蔽特性，不能满足现代远距航路规划引导需要。
技术实现思路
本专利技术的目的：为了解决上述问题，本专利技术提出了一种无人机远距离航路规划方法，充分考虑目标飞机隐蔽特性的前提下对无人机进行远距航路规划，安全引导无人机到最佳探测区，寻找保证自身隐蔽性且优势最大的航路点。本专利技术的技术方案：一种无人机远距航路规划方法，包括以下步骤：步骤一、设定无人机门限距离Rth，无人机距离目标飞机的距离R,判断无人机是否需要爬高；若R＞Rth，则需要爬高；若R＜Rth，则寻找当前任务高度的任务实施点；步骤二、确定无人机任务高度；无人机的任务高度H*取决于目标飞机所属方的雷达对无人机的发现距离和能够使无人机完成任务所需的距离；当无人机的完成任务所需的最大距离与目标飞机所属方的雷达探测距离之差的最大值对应的无人机飞行高度即为无人机的任务高度H*；步骤三、采用优势计算模型及利用综合优势函数确定无人机任务实施点及任务实施高度；S＝KrSr+KtSt+KvSv+KeSe其中Kr、Kt、Kv、Ke为加权系数，Sr为距离优势、St为角度优势、Sv为速度优势、Se为能量优势；步骤四、确定无人机爬高增速时机；其中V1表示无人机的巡航速度，V2表示无人机任务实施时的速度，t增速表示无人机增速过程中的时间，a表示无人机的最大平飞加速度，ΔH表示爬高的高度差，表示爬升率的平均大小，表示爬高过程中的时间，表示增速过程中水平面上的飞行距离，V爬高水平表示爬高过程中无人机的平飞速度，VT表示目标的速度，R转弯表示无人机的转弯半径。优选地，所述步骤三中，所述Kr＝0.4、Kt＝0.2、Kv＝0.2、Ke＝0.2。优选地，所述步骤三中，所述角度优势St分解为方位角优势和进入角优势Sq且构造角度优势为方位角优势和进入角优势二者的乘积，即：优选地，所述步骤三中，通过离线状态和在线状态两种模式确定任务实施点。本专利技术的技术有益效果：本专利技术针对远距航路规划引导特点，全面的考虑了引导任务实施的影响因子，将引导任务实施的算法进行了优化，极大的提高了无人机的实施任务的自身安全性与实施任务的效能，在保证自身安全的前提下规划最大优势任务实施点。附图说明图1为本专利技术一种无人机远距航路规划方法的一优选实施例的流程示意图；图2为图1所示实施例的无人机任务实施的高度确定模型图；图3为图1所示实施例的任务实施点确定模型图；图4为图1所示实施例的进入角和方位角示意图；图5为图1所示实施例的确定任务实施点流程图；图6为图1所示实施例的爬高增速时机模型图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。如图1所示：本实施例以单机引导模型为例，一种无人机远距航路规划方法，包括以下步骤：步骤1：判断无人机是否需要爬高；设定无人机门限距离Rth，无人机距离目标飞机距离R,判断无人机是否需要爬高，若R＞Rth，则图1中转入“是”，表示需要爬高；若R＜Rth，则图1中转入“否”，从而寻找当前巡航高度的最优航路点，即寻找当前任务高度的拦截点。步骤2：确定无人机任务高度；设目标飞机高度为HT，我方无人机的飞行高度为H，如图2所示，由探测设备和任务实施体的性能可以得到完成任务所需的距离随高度变化曲线以及目标飞机探测距离随高度变化曲线。由图2中可知，目标飞机状态已知，在一定的进入角下，随着我方无人机飞行高度的增加，能够使无人机完成任务所需的距离随之增大；当我方无人机飞行高度小于目标飞机飞行高度时，随着我方飞机高度的增加，我方无人机相对目标飞机的俯仰角减小，导致无人机RCS(雷达发射面积)减小，相应的目标飞机所属方的雷达对无人机的发现距离减小；当我方无人机的高度大于敌方无人机高度时，随我方无人机高度增加，无人机相对目标飞机的俯仰角增大，导致无人机的RCS(雷达发射面积)增加，相应的目标飞机所属方的雷达对无人机的发现距离增加。我方无人机的飞行高度由上述目标飞机所属方的雷达对无人机的发现距离和无人机的完成任务所需的距离共同决定，当无人机完成任务所需的距离大于敌方探测距离时，无人机在保证自身安全的前提下完成目标任务，期望无人机完成任务所需的距离与敌方探测距离之间差值越大越好；设无人机完成任务所需的距离与目标方探测距离之差为d，d＝f(H)，当无人机完成任务所需的距离与目标方探测距离之差d最大值时，无人机对应的飞行高度，即为无人机的任务高度。步骤3：采用优势计算模型及利用综合优势函数确定无人机拦截点及拦截高度；任务实施点确定模型如图3所示，由图3可知无人机完成任务所需的的最大距离及最小距离，即任务载体的覆盖区域；扇形为目标飞机所属方的雷达的探测区域；最外圆为任务实施的占位圆，设置任务实施占位圆，能够让无人机有足够的距离进行方向调整，使无人机指向目标，之后再进行爬高增速；A点和B点分别为无人机任务实施点和任务实施占位点。根据雷达的探测模型和任务实施体的实施区域等模型可确定任务实施占位圆和目标飞机的雷达探测区。任务实施点采用优势计算模型及利用综合优势函数确定；S＝KrSr+KtSt+KvSv+KeSe其中Kr、Kt、Kv、Ke为加权系数，Sr为距离优势、St为角度优势、Sv为速度优势、Se为能量优势；考虑到超视距实施的特点，令Kr＝0.4、Kt＝0.2、Kv＝0.2、Ke＝0.2。a)距离优势Sr：距离优势Sr主要与完成任务所需的距离、任务实施体的不可逃逸区和机载雷达搜索距离有关。由于一般本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机远距航路规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设定无人机门限距离Rth，无人机距离目标飞机的距离R,判断无人机是否需要爬高；若R＞Rth，则需要爬高；若R＜Rth，则寻找当前任务高度的任务实施点；步骤二、确定无人机任务高度；无人机的任务高度H*取决于目标飞机所属方的雷达对无人机的发现距离和能够使无人机完成任务所需的距离；当无人机完成任务所需的最大距离与目标飞机所属方的雷达探测距离之差的最大值对应的无人机飞行高度即为无人机的任务高度H*；步骤三、采用优势计算模型及利用综合优势函数确定无人机任务实施点及任务实施高度；S＝KrSr+KtSt+KvSv+KeSe其中Kr、Kt、Kv、Ke为加权系数，Sr为距离优势、St为角度优势、Sv为速度优势、Se为能量优势；步骤四、确定无人机爬高增速时机D；其中V1表示无人机的巡航速度，V2表示无人机任务实施时的速度，t增速表示无人机增速过程中的时间，a表示无人机的最大平飞加速度，ΔH表示爬高的高度差，表示爬升率的平均大小，表示爬高过程中的时间，表示增速过程中水平面上的飞行距离，V爬高水平表示爬高过程中无人机的平飞速度，VT表示目标的速度，R转弯表示无人机的转弯半径。...

【技术特征摘要】
1.一种无人机远距航路规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设定无人机门限距离Rth，无人机距离目标飞机的距离R,判断无人机是否需要爬高；若R＞Rth，则需要爬高；若R＜Rth，则寻找当前任务高度的任务实施点；步骤二、确定无人机任务高度；无人机的任务高度H*取决于目标飞机所属方的雷达对无人机的发现距离和能够使无人机完成任务所需的距离；当无人机完成任务所需的最大距离与目标飞机所属方的雷达探测距离之差的最大值对应的无人机飞行高度即为无人机的任务高度H*；步骤三、采用优势计算模型及利用综合优势函数确定无人机任务实施点及任务实施高度；S＝KrSr+KtSt+KvSv+KeSe其中Kr、Kt、Kv、Ke为加权系数，Sr为距离优势、St为角度优势、Sv为速度优势、Se为能量优势；步骤四、确定无人机爬高增速时机D；其中V1表示无...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴海音，王晓颖，王兴龙，鲁明，马红亮，米要奇，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21