一种舰载机导引路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种舰载机导引路径规划方法。该方法包括步骤有预测碍障物，获取舰载机和周围相邻的障碍物的历史轨迹，利用LSTM编码预测障碍物的运动轨迹；更新导向，根据舰载机位置与目标点位置之间的关系更新舰载机导向目标点的定向关系；碰撞检测，对舰载机和障碍物进行建模，检测舰载机运动过程中与相邻障碍物是否发生碰撞。通过该方法，可以在路径规划的同时有效的实现动态障碍物的碰撞避免，还加入了多种控制选择动作的限制，实现动态避障以及DQN的快速收敛，该方法使训练的时间大大缩短，提高了效率。

A route planning method for shipboard aircraft guidance

【技术实现步骤摘要】
一种舰载机导引路径规划方法
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种舰载机导引路径规划方法。
技术介绍
舰载机在甲板上的有限空间内移动，需要对导引路径进行规划，以此实现有效避障、高效移动，确保舰载机的安全和各种设施、人员安全。现有技术中缺乏针对舰载机路径导引的计算机仿真规划方法，难以实现动态避障、自动导引、模型简化的计算机仿真。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种舰载机导引路径规划方法，解决现有技术中缺乏有效实现动态避障、自动导引和复杂度低的计算机仿真的舰载机导引路径规划方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种舰载机导引路径规划方法，包括以下步骤：预测碍障物，获取舰载机和周围相邻的障碍物的历史轨迹，利用LSTM编码预测障碍物的运动轨迹；更新导向，根据舰载机位置与目标点位置之间的关系更新舰载机导向目标点的定向关系；碰撞检测，对舰载机和障碍物进行建模，检测舰载机运动过程中与相邻障碍物是否发生碰撞。在本专利技术舰载机导引路径规划方法另一实施例中，在预测碍障物步骤中，利用L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种舰载机导引路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：/n预测碍障物，获取舰载机和周围相邻的障碍物的历史轨迹，利用LSTM编码预测障碍物的运动轨迹；/n更新导向，根据舰载机位置与目标点位置之间的关系更新舰载机导向目标点的定向关系；/n碰撞检测，对舰载机和障碍物进行建模，检测舰载机运动过程中与相邻障碍物是否发生碰撞。/n

【技术特征摘要】
1.一种舰载机导引路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
预测碍障物，获取舰载机和周围相邻的障碍物的历史轨迹，利用LSTM编码预测障碍物的运动轨迹；
更新导向，根据舰载机位置与目标点位置之间的关系更新舰载机导向目标点的定向关系；
碰撞检测，对舰载机和障碍物进行建模，检测舰载机运动过程中与相邻障碍物是否发生碰撞。


2.根据权利要求1所述的舰载机导引路径规划方法，其特征在于，在预测碍障物步骤中，利用LSTM编码预测障碍物的运动轨迹包括：
第一步，被预测的障碍物i从T1至Tobs的历史轨迹为被预测的障碍物的周围障碍物的历史轨迹包括
第二步，经过LSTM框架的遗忘门输入t-1时刻的状态值ht-1、xt,输出为其中σ1代表遗忘门sigmod函数，表达式为表示遗忘门的神经元的权值，表示遗忘门的神经元的偏置值；
第三步，进一步经过LSTM框架的更新门，先通过输入门sigmod函数σ2，输出为表示输入门的神经元的权值，表示输入门的神经元的偏置值，然后通过tanh层，创建一个新的候选值向量，表达式为表示计算候选值向量的神经元的权值，表示计算候选值向量的神经元的偏置值；
第四步，将第二步和第三步确定好的更新内容添加到记忆当中，得到新的记忆Ct＝ft*Ct-1+it*Ct；
第五步，计算当前隐藏层的状态ht＝ot*tanh(Ct)，表示输出已确定的输出部分，Ot＝σ(Wo[ht-1,xt]+bo)为输出部分，Wo表示输出部分的神经元的权值，bo表示输出部分的神经元的偏置值；
第六步，按照以上方法将被预测障碍物以及被预测障碍物周围障碍物编码成为：





3.根据权利要求2所述的舰载机导引路径规划方法，其特征在于，在预测碍障物步骤中进一步包括：
用softattention计算被预测障碍物的向量其中权值αtj为etj＝a(st-1,hj)，其中a表示前馈神经网络；
用hardattention计算被预测障碍物周围邻居障碍物的向量其中dis(n,j)表示在j时间点，第n个邻居障碍到被预测障碍物的距离；
将上述计算出来的两个向量结合，得到合并向量权值Wc通过反向传播学习得到；
利用LSTM框架计算预测位置，其中st-1表示解码器在t-1时刻的隐藏状态，yt-1表示解码器在t-1时刻的输出值。


4.根据权利要求1所述的舰载机导引路径规划方法，其特征在于，在更新导向步骤中包括：首先初始化i＝0，然后判断i％T是否为0,T表示间隔决策次数，如果为0，表示重新定向，否则直接按照原来的定向选择动作；如果重新定向，表示按照当前位置P和目的位置S设置向量根据的大小确定变量值：



选择完舰载机位置后，执行i＝i+1；判断是否到达终点，若未到达终点，则返回到判断i％T是否为0处重复执行，一直到达终点结束。


5.根据权利要求1所述的舰载机导引路径规划方法，其特征在于，在所述碰撞检测步骤中，获得障碍物的预测位置坐标(x1,y1)，对舰载机在展翼状态下建模为五边形：
中心坐标为o＝(x1,y1)；
前方坐标为p1＝(x1+cosθ×L,y1+sinθ×L)，其中θ为和x轴之间的夹角，L为的模；
左前方坐标为p2＝(x1+cos(θ+ψ)×h，y1+sin(θ+ψ)×h)，其中ψ为和之间的夹角，h为的模；
右前方坐标为p3＝(x1+cos(...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛均晓，孔祥燕，徐明亮，李亚飞，吕培，姜晓恒，郭毅博，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41