CN111288997A - 一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法 - Google Patents

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王亚许
尹超
刘爽
孙萍
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Abstract

本发明公开一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，使用路径规划，能够在未来一段时间内在保持航空器飞行高度不变的情况下，通过改变航空器的飞行航向，使航空器避开障碍。本发明调用A*路径规划算法搜索路径。本发明的有益效果在于：提高告警的准确性，并引导飞行员进行合适的告警应对措施，既减轻飞行员的操作负荷，又提高飞机飞行的安全性、经济型、舒适性。

Description

一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法
技术领域
本发明涉及航空电子领域，特别地是，一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，包括但不限于用于无人机、战斗机、直升机等航路规划系统产品。
背景技术
在80年代开始发展的综合地形跟随/地形、威胁回避（Terrain Following/Terrain Avoidance and Thread Avoidance，TF/TA2）技术的基础上提出了航路规划的概念。地形规避是指保持飞行器飞行高度不变，通过改变飞行器的飞行航向，使飞行器绕开山峰等障碍；威胁规避是指飞行器在进行超低空飞行时对山峰、火炮和雷达进行规避。航路规划是指在特定约束条件下，寻找飞行器从出发地到目的地的最优运动路线。航路规划使用数字地形检索取代传统的TF雷达，达到提高隐蔽性的效果。航路规划是以实现地形跟随、地形回避和威胁回避飞行为目的的新一代低空突防技术。低空突防技术是指飞行器做近地飞行，充分利用地表障碍物，以躲避敌方雷达，突破敌方防区。它是利用地球曲率和地形的起伏造成的低空雷达盲区以及地面杂波对雷达的干扰作用作为掩护，快速的突入敌区进行攻击的一种飞行控制技术。
发明内容
本发明目的是克服现有技术中的问题，提供一种新型的基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，使用路径规划，能够在未来一段时间内在保持航空器飞行高度不变的情况下，通过改变航空器的飞行航向，使航空器避开障碍。获取路径规划的步骤包含下述，
步骤S1，获取航空器当前状态信息，航空器当前状态信息中至少包含有航空器当前位置；
步骤S2，基于航空器当前状态信息，根据航空器内置数字高程地形图，获得数字地图数据；
步骤S3，根据航空器当前状态信息及航空器规划任务目标，确定路径规划的目标点；
步骤S4，以航空器当前位置为路径规划的起始点并且加入到A*路径规划算法的OPEN表中，以高于航空器当前位置的地形点加入到A*路径规划算法的CLOSED表中；
步骤S5，调用A*路径规划算法搜索路径，若当前节点为目标点，则A*路径规划算法搜索结束；以及，
步骤S6，曲线拟合，得到路径规划。
作为一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法的优选方案，步骤S1中的航空器当前状态信息还包含有下列之一或多个：气压高度、空速、温度数据、经度、纬度、地速、航迹倾角、航迹偏角数据、俯仰角、滚转角、偏航角及其角速率、过载数据。
作为一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法的优选方案，步骤S2中的数字地图数据是基于航空器当前状态信息，所预测的未来一段时间内做出横滚改平并以规定过载拉起的区域的地图数据。
作为一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法的优选方案，其特征在于，规避方法以软件的形式内置于航空器上的航空电子装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：提高告警的准确性，并引导飞行员进行合适的告警应对措施，既减轻飞行员的操作负荷，又提高飞机飞行的安全性、经济型、舒适性。
附图说明
图1为本发明一实施例的典型流程图。
图2为本发明一实施例的航路规划模拟图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图1，根据本发明的一个实施例形成的单周期典型流程图。本发明所述方法按照规定的时间间隔计算一次即为一周期，例如100ms。在每周期内，方法按照图1所示顺序执行。在航空器飞行过程中，按照一定的间隔时间，周期性基于航空器当前飞行状态，读取航空器预先内置的数字地形数据，生成地形扫描区域内的三维数字地图，以航空器当前位置为起点，设置合适的终点，使用路径规划算法规划未来一段时间内在保持飞行器飞行高度不变的情况下，通过改变飞行器的飞行航向使飞行器绕开山峰等障碍的飞行轨迹，以达到地形规避的目的。
请参见图2，为根据本发明的一个实施例形成的算法路径规划。下面结合图1和图2，说明本发明的方法。
在方框101处，从GPS/INS和大气数据系统获取纬度，经度和高度等关于飞机当前状态信息，飞机当前状态信息还包括气压高度、空速、温度数据；经度、纬度、地速、航迹倾角、航迹偏角数据；俯仰角、滚转角、偏航角及其角速率、过载数据。
在方框102处，基于飞机当前飞行状态，利用飞机内置的数字高程地形图，读取碰撞区域内的数字地图数据。
在方框103处，结合飞机当前飞行状态和飞机规划任务目标，生成航路规划区域内的目标点。
在方框104处，以航路规划起始点为当前节点，高于飞机当前高度的地形点为障碍点，调用路径规划算法进行航路规划。
在方框105处，若当前节点为目标点，则路径规划算法空间搜索结束。路径规划算法的结束标志为当前点为目标点，否则路径规划继续或者失败。
在方框106处，对航路进行高阶曲线拟合，生成规划航路。对航路进行高阶曲线拟合的航路路线调整是为了满足飞机的飞行曲度性能约束。
在方框107处，结束。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，使用路径规划，能够在未来一段时间内在保持航空器飞行高度不变的情况下，通过改变航空器的飞行航向，使航空器避开障碍，其特征在于，获取路径规划的步骤包含下述，
步骤S1，获取航空器当前状态信息，航空器当前状态信息中至少包含有航空器当前位置；
步骤S2，基于航空器当前状态信息，根据航空器内置数字高程地形图，获得数字地图数据；
步骤S3，根据航空器当前状态信息及航空器规划任务目标，确定路径规划的目标点；
步骤S4，以航空器当前位置为路径规划的起始点并且加入到A*路径规划算法的OPEN表中，以高于航空器当前位置的地形点加入到A*路径规划算法的CLOSED表中；
步骤S5，调用A*路径规划算法搜索路径，若当前节点为目标点，则A*路径规划算法搜索结束；以及，
步骤S6，曲线拟合，得到路径规划。
2.根据权利要求1所述的一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，其特征在于，步骤S1中的航空器当前状态信息还包含有下列之一或多个：气压高度、空速、温度数据、经度、纬度、地速、航迹倾角、航迹偏角数据、俯仰角、滚转角、偏航角及其角速率、过载数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，其特征在于，步骤S2中的数字地图数据是基于航空器当前状态信息，所预测的未来一段时间内做出横滚改平并以规定过载拉起的区域的地图数据。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种基于路径规划的航空器自动近地防撞系统机动规避方法，其特征在于，规避方法以软件的形式内置于航空器上的航空电子装置。
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庞国峰,赵沁平: "基于真实地形数据的虚拟直升机低空飞行仿真" *

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