文档介绍：20128 西北工业大学学报 Aug
304 Journal Polytechnical V0130No4
基于风场信息的无人机在线航迹规划方法
屈耀红,肖自兵,袁冬莉
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摘要:风场是影响无人机飞行速度的一个重要因素。为了缩短任务执行中的飞行时间,考虑战场环
境存在外界威胁情况,提出了一种利用组合导航在线估计风场信息的无人机航迹规划方法。该方法
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规划。计算机仿真结果表明,与传统的最短航迹长度规划方法相比,无人机按该方法规划的航迹飞行
时,理想耗时最少。
关键词:无人机,风场;航迹规划,搜索算法
V279V249122+3A1000-2758(2012)04-0576-06
航迹规划是无人机任务规划的关键技术之一般对于飞行风场的处理是在飞行导航阶段完
o成,方法通常有两种,一种是根据经验提取风场模
件下的航迹规划。目前针对前者的研究较多,如文型,再利用所建模型进行风场滤波。由于风是一
献,。而对于风场中的规划研究相对较少,其种大范围分布质量的空气运动,影响风的因素很多,
[4]包括压力、温度、湿度、地形、高度等,其不稳定性和
[5]随机性较大,所以要从风的起因上进行建模,难度很
亦研究了基于曲线的风场航迹规划,但研究大。另一方法是采用风场估计及航迹修正的方法来
中仍采用了简单的常值风条件,且不易在线实现。 J
针对风存在情况下无人机实时飞行航迹规划问通常对于中小型无人机,导航设备大多采用
题,本文研究了二维平面内的在线风测量与无人机 GPSDRRadioJ
快速到达航迹规划方法。该方法首先通过对飞行风据矢量三角形合成关系,利用推算出的无风飞
场的在线估计,获得二维风场的即时信息;然后借助机位置和飞机实际测量位置差来计算出风速。
风的推动作用,对无人机的航线进行实时规划,使无 2(Xl)
人机在最短的时间内到达目标,以实现最大限度节(t)
油和理想突袭的目的。由于在常用的诸多航迹规划坐标。故风场信息可描述为
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用算法进行航迹规划。 i 汉誨 t
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飞行风场的在线估计分量。
设组合导航主滤波器周期为血,且时刻的
风场作为一种不可避免的飞行环境,对飞机特测量值为
别是小型无人机的飞行控制及导航精度影响较大。 z(k1)一’
(2)
2011-09-20 基金项目:国家自然科学基金资助
作者简介:屈耀红,西北工业大学副教授,主要从事无人机组合导航与定位的研究。
4 屈耀红等:基于风场信息的无人机在线航迹规划方法
k 人机有着重大意义,对于大型无人机,减小油耗就可
戈(3) 增加载弹量,提升作战能力。
未经修正的航程推算位置为考虑到战场存在雷达、火炮和导弹阵地等威胁,
z()=[()y()(k)](4)在二维视图中,且其作用范围均呈现为圆形区域,因
k1k此可用一系列的圆域表示战场威胁。只要航迹不进
入这些威胁圆,就能保证无人机飞行的安全。因此
附型掣一塑坠≯型本文的工作为:应用灰籧算法,寻求一条连接起点和
终点,穿过风场,绕过威胁区域且用时最短的航路。
一—————————石———————一[Z(k)Z(k1)][zk(k)zk(_j1)]
(5) 3A