CN114577219A - 基于规则评分的航迹匹配区选择系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人飞行器航迹规划技术领域，具体涉及一种基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其基于可匹配性分析的预处理结果，将不同预处理图层中的可匹配性信息，通过打分的方式重新赋值，并将一个特点正方形区域内的多个预处理图层进行整合，使得每一个预处理网格的分数可以表明该位置安排匹配区的代价，从而指导航迹规划算法在最合理的位置安排匹配区，完成自主导航航迹规划。基于本发明可以实现包含匹配区选择的自主导航航迹自动规划，大幅缩减无人飞行器自主导航航迹规划效率。
Description
技术领域
本发明属于无人飞行器航迹规划技术领域，具体涉及一种基于规则评分的航迹匹配区选择系统。
背景技术
地形匹配区、景象匹配区、雷达匹配区等是无人飞行器进行自主导航(指不依赖遥控或卫星定位系统进行导航)飞行所必不可少的导航要素。在规划一条无人飞行器自主导航飞行航迹时，需要规划航迹引导飞行器经过可用的匹配区，以完成自主导航接力，从而实现无人飞行器的自主导航飞行。
而各种匹配区的选择与地形、景象、雷达特征的特征分布相关，只有选择的匹配区特征满足匹配算法要求时，该区域才能作为无人飞行器自主导航使用的匹配区。匹配区的选择需要对指定区域进行较为复杂的图像处理计算，耗时较长，在航迹规划时无法进行实时计算，因此匹配区的选择也是无人飞行器进行自主导航规划中的最大难题。
受限于匹配区的匹配原理，软件无法做到对一块区域进行简单计算就能得到准确的可匹配区域范围，因此在进行航迹规划时，无法得知在什么位置可以安排匹配区，也就无法确定航迹的走向。为解决这一问题，部分飞行器的航迹规划系统引入了匹配区数据预处理技术，即在开始规划前，对指定区域按照一定的网格大小，遍历循环匹配区的类型、散布、高度、进入方向等，对区域中的每一块空间数据进行可匹配性分析，当一个网格中特定类型、散布、高度、进入方向上的可匹配性分析通过时，将该网格对应像素标上“1”作为特征，反之则标“0”。形成的预处理成果为若干二值图层，每一个图层对应了一个特定的匹配区类型、散布、高度、进入方向，图层中的二值信息可以表示出在哪些区域可以进行匹配，从而指导无人飞行器自主导航航迹的规划。
但匹配区预处理技术在实际的航迹规划应用中存在较大问题，首先是预处理形成的图层数量非常大，例如某飞行器可以使用两种类型的匹配算法，每种类型包含10种散布，每个散布对应10个方向，每个方向对应60个方向角度，那么其预处理结果就会有2*10*10*60＝12000个图层。而且在寻找匹配区时，更换散布、角度、高度都需要更换不同的图层，而不同图层在同一个位置的可匹配性也不尽相同，从而导致匹配区的寻找非常困难。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何简化航迹匹配区的寻找过程，提高航迹匹配区选择精度。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于规则评分的航迹匹配区选择系统，所述航迹匹配区选择系统包括：预处理模块、预处理网格划分及标记模块、预处理图层排序模块、预处理网格评分赋值模块、图层叠加模块、航迹匹配区选择模块；
其中，所述预处理模块用于对航迹规划区域进行匹配区域预处理，按照不同的方向、散布、类型进行航迹规划区域的可匹配性分析，采用预定步长的预处理网格对航迹规划区域进行该预处理网格区域范围内进行可匹配性分析，对于可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“1”，对于不可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“0”，从而形成预处理图层；
所述预处理网格划分及标记模块用于获取初始航迹段，以初始航迹段的中心为中心，两端为边界，截取四边分边沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域；将所述正方形区域划分为多个预处理网格；并按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记；
所述预处理图层排序模块用于根据初始航迹段的航向α，对预处理图层的评分赋值顺序进行排序；具体为：定义第i个预处理图层对应的方向为βi，找到|α-βm|值最小的第m个预处理图层，记为“图层0”，找到|α-βn|值次小的预处理图层n，记为“图层1”，找到|α-βt|值次次小的预处理图层t，记为“图层2”，以此类推，完成所有q个预处理图层的排序，形成排序后的预处理图层组，即“图层0”至“图层q-1”；其中，i、m、n、t的取值均为1-q，q为预处理图层的数量；
所述预处理网格评分赋值模块用于对所述预处理图层排序模块输出的“图层0”进行正方形区域截取，截取范围与预处理网格划分及标记模块实施过程中的截取范围一致，截取后的“图层0”作为基准图层，根据当前基准图层中每一个预处理网格与初始航迹段的空间距离，以及当前基准图层的方向与初始航迹段航向的角度差值，对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值；
随后将预处理图层排序模块输出的“图层1”中每个预处理网格按照相同的方法进行评分赋值，并由图层叠加模块将结果叠加至基准图层中，更新为当前基准图层；依次类推，直至全部的预处理图层均叠加在基准图层中，获得最终的基准图层；
所述航迹匹配区选择模块用于根据图层叠加模块输出的最终的基准图层的评分赋值结果，选出赋值大于0且值最小的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区；
由此通过上述工作，获得航迹匹配区。
其中，所述航迹匹配区选择模块工作过程中，当最终的基准图层中出现多个预处理网格拥有相同的非负最小赋值时，则按照规划的实际需求，选择其中距离航段起点、中点或终点最近的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区，以保证规划效果最佳。
其中，所述系统还包括航迹串联模块；
所述航迹串联模块用于根据所述航迹匹配区选择模块实施过程中所安排的航迹匹配区，获得该匹配区对应的预处理图层的方向，根据飞行器约束条件，在航迹匹配区两端按照预处理图层的方向，在向外延伸一定距离的位置设置转弯点，通过转弯点将航迹匹配区与原初始航迹连接在一起，从而完成航迹规划。
其中，所述预处理网格划分及标记模块在进行所述正方形区域的截取过程为：
以初始航迹段的中心为正方形区域中心，以初始航迹段在东西、南北两个方向上投影长度的最大值为边长，截取四边分别沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域。
其中，所述预处理网格划分及标记模块按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记的过程为：
将初始航迹段经过的预处理网格标记为“第0层”，“第0层”预处理网格两侧的相邻预处理网格标记为“第1层”，“第1层”预处理网格两侧除已标记为“第0层”预处理网格以外的相邻预处理网格标记为“第2层”，以此类推，完成预处理网格标记。
其中，所述预处理网格评分赋值模块对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值的过程如下：
(1)对于预处理图层排序模块输出的“图层0”；
原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“1”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“2”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“3”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+1”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
(2)对于预处理图层排序模块输出的“图层1”，处理方法与“图层0”相同；
即，原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“2”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“3”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“4”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+2”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
以此类推，完成“图层0”至“图层q-1”的全部预处理网格的赋值；
(3)完成“图层1”的赋值操作后，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中；
叠加过程中，若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值也小于0，则保留原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0且小于原赋值，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值小于0或大于原赋值，则保留原基准图层中的原赋值；
由此，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中，形成新的当前基准图层；
(4)重复上述步骤(1)至步骤(3)的过程，直至“图层2”至“图层q-1”的评分赋值结果均叠加至当前基准图层中，获得最终的基准图层。
其中，所述预处理图层排序模块还用于在完成所有预处理图层的赋值与叠加后，为避免找到的匹配区在规划时因为和禁飞区冲突而无法规划的现象出现，在进行匹配区搜索时需要考虑禁飞区的分布在搜索中避开禁飞区；
即，在处理预处理结果时，首先将禁飞区对应的预处理网格赋值为“-2”；
其次对每一个赋值不是“-2”的预处理网格，沿预处理图层的方向向两端各延伸一定距离，若延伸过程中遇到赋值为“-2”的预处理网格，则将该原赋值不是“-2”的预处理网格赋值为“-3”。
其中，所述步骤(2)中，具体的评分赋值标准如图表1所示；
表3预处理图层评分赋值标准表
其中，所述步骤(4)中，叠加过程的赋值规则详见表2，表中斜体的值为合并后应保留的值。
表4.图层叠加后的赋值规则
其中，所述方法基于可匹配性分析的预处理结果，将不同预处理图层中的可匹配性信息，通过打分的方式重新赋值，并将一个特点正方形区域内的多个预处理图层进行整合，使得每一个预处理网格的分数可以表明该位置安排匹配区的代价，从而指导航迹规划算法在最合理的位置安排匹配区，完成自主导航航迹规划。
(三)有益效果
针对现有技术问题，本发明提出一种基于规则评分的匹配区选择系统，基于可匹配性分析的预处理结果，将不同预处理图层中的可匹配性信息，通过打分的方式重新赋值，并将一个特点正方形区域内的多个预处理图层进行整合，使得每一个预处理网格的分数可以表明该位置安排匹配区的代价，从而指导航迹规划算法在最合理的位置安排匹配区，完成自主导航航迹规划。
采用本发明的匹配区选择系统，可以快速地在大量预处理图层中，通过叠加、评分赋值的方式，选出规划代价最小的匹配区，从而实现基于匹配区的自主导航航迹规划。基于本发明可以实现包含匹配区选择的自主导航航迹自动规划，大幅缩减无人飞行器自主导航航迹规划效率。
附图说明
图1为匹配区选择的原理示意图；
图2为航迹匹配区规划示意图；
图3为本发明技术方案原理流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于规则评分的航迹匹配区选择系统，如图1-图3所示，所述航迹匹配区选择系统包括：预处理模块、预处理网格划分及标记模块、预处理图层排序模块、预处理网格评分赋值模块、图层叠加模块、航迹匹配区选择模块；
其中，所述预处理模块用于对航迹规划区域进行匹配区域预处理，按照不同的方向、散布、类型进行航迹规划区域的可匹配性分析，采用预定步长的预处理网格对航迹规划区域进行该预处理网格区域范围内进行可匹配性分析，对于可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“1”，对于不可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“0”，从而形成预处理图层；
所述预处理网格划分及标记模块用于获取初始航迹段，以初始航迹段的中心为中心，两端为边界，截取四边分边沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域；将所述正方形区域划分为多个预处理网格；并按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记；
所述预处理图层排序模块用于根据初始航迹段的航向α，对预处理图层的评分赋值顺序进行排序；具体为：定义第i个预处理图层对应的方向为βi，找到|α-βm|值最小的第m个预处理图层，记为“图层0”，找到|α-βn|值次小的预处理图层n，记为“图层1”，找到|α-βt|值次次小的预处理图层t，记为“图层2”，以此类推，完成所有q个预处理图层的排序，形成排序后的预处理图层组，即“图层0”至“图层q-1”；其中，i、m、n、t的取值均为1-q，q为预处理图层的数量；
所述预处理网格评分赋值模块用于对所述预处理图层排序模块输出的“图层0”进行正方形区域截取，截取范围与预处理网格划分及标记模块实施过程中的截取范围一致，截取后的“图层0”作为基准图层，根据当前基准图层中每一个预处理网格与初始航迹段的空间距离，以及当前基准图层的方向与初始航迹段航向的角度差值，对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值；
随后将预处理图层排序模块输出的“图层1”中每个预处理网格按照相同的方法进行评分赋值，并由图层叠加模块将结果叠加至基准图层中，更新为当前基准图层；依次类推，直至全部的预处理图层均叠加在基准图层中，获得最终的基准图层；
所述航迹匹配区选择模块用于根据图层叠加模块输出的最终的基准图层的评分赋值结果，选出赋值大于0且值最小的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区；
由此通过上述工作，获得航迹匹配区。
其中，所述航迹匹配区选择模块工作过程中，当最终的基准图层中出现多个预处理网格拥有相同的非负最小赋值时，则按照规划的实际需求，选择其中距离航段起点、中点或终点最近的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区，以保证规划效果最佳。
其中，所述系统还包括航迹串联模块；
所述航迹串联模块用于根据所述航迹匹配区选择模块实施过程中所安排的航迹匹配区，获得该匹配区对应的预处理图层的方向，根据飞行器约束条件，在航迹匹配区两端按照预处理图层的方向，在向外延伸一定距离的位置设置转弯点，通过转弯点将航迹匹配区与原初始航迹连接在一起，从而完成航迹规划。
其中，所述预处理网格划分及标记模块在进行所述正方形区域的截取过程为：
以初始航迹段的中心为正方形区域中心，以初始航迹段在东西、南北两个方向上投影长度的最大值为边长，截取四边分别沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域。
其中，所述预处理网格划分及标记模块按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记的过程为：
将初始航迹段经过的预处理网格标记为“第0层”，“第0层”预处理网格两侧的相邻预处理网格标记为“第1层”，“第1层”预处理网格两侧除已标记为“第0层”预处理网格以外的相邻预处理网格标记为“第2层”，以此类推，完成预处理网格标记。
其中，所述预处理网格评分赋值模块对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值的过程如下：
(1)对于预处理图层排序模块输出的“图层0”；
原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“1”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“2”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“3”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+1”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
(2)对于预处理图层排序模块输出的“图层1”，处理方法与“图层0”相同；
即，原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“2”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“3”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“4”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+2”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
以此类推，完成“图层0”至“图层q-1”的全部预处理网格的赋值；
(3)完成“图层1”的赋值操作后，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中；
叠加过程中，若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值也小于0，则保留原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0且小于原赋值，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值小于0或大于原赋值，则保留原基准图层中的原赋值；
由此，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中，形成新的当前基准图层；
(4)重复上述步骤(1)至步骤(3)的过程，直至“图层2”至“图层q-1”的评分赋值结果均叠加至当前基准图层中，获得最终的基准图层。
其中，所述预处理图层排序模块还用于在完成所有预处理图层的赋值与叠加后，为避免找到的匹配区在规划时因为和禁飞区冲突而无法规划的现象出现，在进行匹配区搜索时需要考虑禁飞区的分布在搜索中避开禁飞区；
即，在处理预处理结果时，首先将禁飞区对应的预处理网格赋值为“-2”；
其次对每一个赋值不是“-2”的预处理网格，沿预处理图层的方向向两端各延伸一定距离，若延伸过程中遇到赋值为“-2”的预处理网格，则将该原赋值不是“-2”的预处理网格赋值为“-3”。
其中，所述步骤(2)中，具体的评分赋值标准如图表1所示；
表5预处理图层评分赋值标准表
其中，所述步骤(4)中，叠加过程的赋值规则详见表2，表中斜体的值为合并后应保留的值。
表6.图层叠加后的赋值规则
其中，所述方法基于可匹配性分析的预处理结果，将不同预处理图层中的可匹配性信息，通过打分的方式重新赋值，并将一个特点正方形区域内的多个预处理图层进行整合，使得每一个预处理网格的分数可以表明该位置安排匹配区的代价，从而指导航迹规划算法在最合理的位置安排匹配区，完成自主导航航迹规划。
此外，本发明还提供一种基于规则评分的航迹匹配区选择方法，如图1-图3所示，所述航迹匹配区选择方法包括如下步骤：
步骤1：对航迹规划区域进行匹配区域预处理，按照不同的方向、散布、类型进行航迹规划区域的可匹配性分析，采用预定步长的预处理网格对航迹规划区域进行该预处理网格区域范围内进行可匹配性分析，对于可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“1”，对于不可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“0”，从而形成预处理图层；
步骤2：获取初始航迹段，以初始航迹段的中心为中心，两端为边界，截取四边分边沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域；将所述正方形区域划分为多个预处理网格；并按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记；
步骤3：根据初始航迹段的航向α，对预处理图层的评分赋值顺序进行排序；具体为：定义第i个预处理图层对应的方向为βi，找到|α-βm|值最小的第m个预处理图层，记为“图层0”，找到|α-βn|值次小的预处理图层n，记为“图层1”，找到|α-βt|值次次小的预处理图层t，记为“图层2”，以此类推，完成所有q个预处理图层的排序，形成排序后的预处理图层组，即“图层0”至“图层q-1”；其中，i、m、n、t的取值均为1-q，q为预处理图层的数量；
步骤4：对步骤3中的“图层0”进行正方形区域截取，截取范围与步骤2中截取范围一致，截取后的“图层0”作为基准图层，根据当前基准图层中每一个预处理网格与初始航迹段的空间距离，以及当前基准图层的方向与初始航迹段航向的角度差值，对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值；
随后将步骤3中的“图层1”中每个预处理网格按照相同的方法进行评分赋值，将结果叠加至基准图层中，更新为当前基准图层；依次类推，直至步骤2中全部的预处理图层均叠加在基准图层中，获得最终的基准图层；
步骤5：根据步骤4中最终的基准图层的评分赋值结果，选出赋值大于0且值最小的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区；
由此通过上述步骤1-步骤5，获得航迹匹配区。
其中，所述步骤5中，当最终的基准图层中出现多个预处理网格拥有相同的非负最小赋值时，则按照规划的实际需求，选择其中距离航段起点、中点或终点最近的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区，以保证规划效果最佳。
其中，所述方法还包括：
步骤6：根据步骤5中所安排的航迹匹配区，获得该匹配区对应的预处理图层的方向，根据飞行器约束条件，在航迹匹配区两端按照预处理图层的方向，在向外延伸一定距离的位置设置转弯点，通过转弯点将航迹匹配区与原初始航迹连接在一起，从而完成航迹规划。
其中，所述步骤2中，所述正方形区域的截取过程为：
以初始航迹段的中心为正方形区域中心，以初始航迹段在东西、南北两个方向上投影长度的最大值为边长，截取四边分别沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域。
其中，所述步骤2中，所述按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记的过程为：
将初始航迹段经过的预处理网格标记为“第0层”，“第0层”预处理网格两侧的相邻预处理网格标记为“第1层”，“第1层”预处理网格两侧除已标记为“第0层”预处理网格以外的相邻预处理网格标记为“第2层”，以此类推，完成预处理网格标记。
其中，所述步骤4中，对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值的过程如下：
步骤4-1：对于步骤2中得到的“图层0”；
原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“1”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“2”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“3”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+1”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
步骤4-2：对于步骤2中得到的“图层1”，处理方法与“图层0”相同；
即，原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“2”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“3”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“4”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+2”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
以此类推，完成“图层0”至“图层q-1”的全部预处理网格的赋值；
步骤4-3：完成步骤4-2的“图层1”的赋值操作后，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中；
叠加过程中，若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值也小于0，则保留原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0且小于原赋值，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值小于0或大于原赋值，则保留原基准图层中的原赋值；
由此，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中，形成新的当前基准图层；
步骤4-4：重复上述步骤4-3的过程，直至“图层2”至“图层q-1”的评分赋值结果均叠加至当前基准图层中，获得最终的基准图层。
其中，所述步骤4还包括：
步骤4-5：完成所有预处理图层的赋值与叠加后，为避免找到的匹配区在规划时因为和禁飞区冲突而无法规划的现象出现，在进行匹配区搜索时需要考虑禁飞区的分布在搜索中避开禁飞区；
即，在处理预处理结果时，首先将禁飞区对应的预处理网格赋值为“-2”；
其次对每一个赋值不是“-2”的预处理网格，沿预处理图层的方向向两端各延伸一定距离，若延伸过程中遇到赋值为“-2”的预处理网格，则将该原赋值不是“-2”的预处理网格赋值为“-3”。
其中，所述步骤4-2中，具体的评分赋值标准如图表1所示；
表7预处理图层评分赋值标准表
其中，所述步骤4-4中，叠加过程的赋值规则详见表2，表中斜体的值为合并后应保留的值。
表8.图层叠加后的赋值规则
其中，所述方法基于可匹配性分析的预处理结果，将不同预处理图层中的可匹配性信息，通过打分的方式重新赋值，并将一个特点正方形区域内的多个预处理图层进行整合，使得每一个预处理网格的分数可以表明该位置安排匹配区的代价，从而指导航迹规划算法在最合理的位置安排匹配区，完成自主导航航迹规划。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述航迹匹配区选择系统包括：预处理模块、预处理网格划分及标记模块、预处理图层排序模块、预处理网格评分赋值模块、图层叠加模块、航迹匹配区选择模块；
其中，所述预处理模块用于对航迹规划区域进行匹配区域预处理，按照不同的方向、散布、类型进行航迹规划区域的可匹配性分析，采用预定步长的预处理网格对航迹规划区域进行该预处理网格区域范围内进行可匹配性分析，对于可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“1”，对于不可匹配的预处理网格，将其预处理结果输出为“0”，从而形成预处理图层；
所述预处理网格划分及标记模块用于获取初始航迹段，以初始航迹段的中心为中心，两端为边界，截取四边分边沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域；将所述正方形区域划分为多个预处理网格；并按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记；
所述预处理图层排序模块用于根据初始航迹段的航向α，对预处理图层的评分赋值顺序进行排序；具体为：定义第i个预处理图层对应的方向为βi，找到|α-βm|值最小的第m个预处理图层，记为“图层0”，找到|α-βn|值次小的预处理图层n，记为“图层1”，找到|α-βt|值次次小的预处理图层t，记为“图层2”，以此类推，完成所有q个预处理图层的排序，形成排序后的预处理图层组，即“图层0”至“图层q-1”；其中，i、m、n、t的取值均为1-q，q为预处理图层的数量；
所述预处理网格评分赋值模块用于对所述预处理图层排序模块输出的“图层0”进行正方形区域截取，截取范围与预处理网格划分及标记模块实施过程中的截取范围一致，截取后的“图层0”作为基准图层，根据当前基准图层中每一个预处理网格与初始航迹段的空间距离，以及当前基准图层的方向与初始航迹段航向的角度差值，对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值；
随后将预处理图层排序模块输出的“图层1”中每个预处理网格按照相同的方法进行评分赋值，并由图层叠加模块将结果叠加至基准图层中，更新为当前基准图层；依次类推，直至全部的预处理图层均叠加在基准图层中，获得最终的基准图层；
所述航迹匹配区选择模块用于根据图层叠加模块输出的最终的基准图层的评分赋值结果，选出赋值大于0且值最小的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区；
由此通过上述工作，获得航迹匹配区。
2.如权利要求1所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述航迹匹配区选择模块工作过程中，当最终的基准图层中出现多个预处理网格拥有相同的非负最小赋值时，则按照规划的实际需求，选择其中距离航段起点、中点或终点最近的预处理网格，在其所在位置安排航迹匹配区，以保证规划效果最佳。
3.如权利要求1所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述系统还包括航迹串联模块；
所述航迹串联模块用于根据所述航迹匹配区选择模块实施过程中所安排的航迹匹配区，获得该匹配区对应的预处理图层的方向，根据飞行器约束条件，在航迹匹配区两端按照预处理图层的方向，在向外延伸一定距离的位置设置转弯点，通过转弯点将航迹匹配区与原初始航迹连接在一起，从而完成航迹规划。
4.如权利要求1所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述预处理网格划分及标记模块在进行所述正方形区域的截取过程为：
以初始航迹段的中心为正方形区域中心，以初始航迹段在东西、南北两个方向上投影长度的最大值为边长，截取四边分别沿正北、正东、正南、正西方向的正方形区域。
5.如权利要求1所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述预处理网格划分及标记模块按照预处理网格与初始航迹段的空间距离，对预处理网格进行标记的过程为：
将初始航迹段经过的预处理网格标记为“第0层”，“第0层”预处理网格两侧的相邻预处理网格标记为“第1层”，“第1层”预处理网格两侧除已标记为“第0层”预处理网格以外的相邻预处理网格标记为“第2层”，以此类推，完成预处理网格标记。
6.如权利要求5所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述预处理网格评分赋值模块对当前基准图层中每一个预处理网格进行评分赋值的过程如下：
(1)对于预处理图层排序模块输出的“图层0”；
原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“1”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“2”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“3”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+1”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
(2)对于预处理图层排序模块输出的“图层1”，处理方法与“图层0”相同；
即，原预处理图层中预处理结果为“1”的预处理网格，当该预处理网格被标记为“第0层”时，则赋值为“2”；当该预处理网格被标记为“第1层”，则赋值为“3”；当该该预处理网格被标记为“第2层”，则赋值为“4”；以此类推，当该该预处理网格被标记为“第x层”，则赋值为“x+2”；
原预处理图层中预处理结果为“0”的预处理网格，不论其标记结构，均将该预处理网格的赋值为“-1”；
以此类推，完成“图层0”至“图层q-1”的全部预处理网格的赋值；
(3)完成“图层1”的赋值操作后，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中；
叠加过程中，若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值小于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值也小于0，则保留原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值大于0且小于原赋值，则用新基准图层中的赋值替换原基准图层中的原赋值；
若原基准图层中某个预处理网格的赋值大于0，新基准图层中对应预处理网格的赋值小于0或大于原赋值，则保留原基准图层中的原赋值；
由此，将“图层1”的评分赋值结果叠加到以“图层0”为基准的基准图层中，形成新的当前基准图层；
(4)重复上述步骤(1)至步骤(3)的过程，直至“图层2”至“图层q-1”的评分赋值结果均叠加至当前基准图层中，获得最终的基准图层。
7.如权利要求6所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述预处理图层排序模块还用于在完成所有预处理图层的赋值与叠加后，为避免找到的匹配区在规划时因为和禁飞区冲突而无法规划的现象出现，在进行匹配区搜索时需要考虑禁飞区的分布在搜索中避开禁飞区；
即，在处理预处理结果时，首先将禁飞区对应的预处理网格赋值为“-2”；
其次对每一个赋值不是“-2”的预处理网格，沿预处理图层的方向向两端各延伸一定距离，若延伸过程中遇到赋值为“-2”的预处理网格，则将该原赋值不是“-2”的预处理网格赋值为“-3”。
8.如权利要求6所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述步骤(2)中，具体的评分赋值标准如图表1所示；
表1预处理图层评分赋值标准表
9.如权利要求6所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述步骤(4)中，叠加过程的赋值规则详见表2，表中斜体的值为合并后应保留的值。
表2.图层叠加后的赋值规则
10.如权利要求1所述的基于规则评分的航迹匹配区选择系统，其特征在于，所述方法基于可匹配性分析的预处理结果，将不同预处理图层中的可匹配性信息，通过打分的方式重新赋值，并将一个特点正方形区域内的多个预处理图层进行整合，使得每一个预处理网格的分数可以表明该位置安排匹配区的代价，从而指导航迹规划算法在最合理的位置安排匹配区，完成自主导航航迹规划。
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