一种应急路径规划方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种应急路径规划方法及装置，根据一发失效规范要求(包括最小梯度、水平保护区以及垂直超障余度)及地形障碍物限制构建待规划飞机的真实三维地形图模型；利用MATLAB编程将真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到待规划飞机的障碍物区域；根据障碍物区域的预设条件，建立所述待规划飞机的平面运动模型和超障模型；基于动态窗口法对平面运动模型和超障模型进行计算，并引入评价函数求解待规划飞机的最优路径。本申请能够利用计算机工具自动规划路径，确保安全超障，减少人工工作量，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种应急路径规划方法及装置


[0001]本申请涉及航空运输业
，特别的，尤其涉及一种应急路径规划方法及装置，应用于一发失效路径规划。

技术介绍

[0002]近年来，随着航空运输业的迅速发展，复杂地形机场的数量也随之增加，对于复杂机场，其安全与经济的矛盾问题更加严重，一发失效应急程序的重要性也愈显突出。
[0003]目前现有的技术中一发失效应急程序工作主要是通过人工手动在画图软件中绘制，并进行障碍物评估，设计工作及计算过程比较复杂且繁琐，对于地形复杂机场工作量大；且在计算过程中容易出现错误或者遗漏重要障碍物。

技术实现思路

[0004]鉴于上述内容中的问题，本申请提供了一种应急路径规划方法及装置，用以简化设计工作及计算过程，避免计算过程中容易出现错误或者遗漏重要障碍物。
[0005]为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
[0006]一种应急路径规划方法，包括：
[0007]根据一发失效规范要求及地形障碍物限制构建待规划飞机的真实三维地形图模型，所述一发失效规范要求包括最小梯度、水平保护区以及垂直超障余度；
[0008]利用MATLAB编程将所述真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到所述待规划飞机的障碍物区域；
[0009]根据所述障碍物区域的预设条件，建立所述待规划飞机的平面运动模型和超障模型；
[0010]基于动态窗口法对所述平面运动模型和所述超障模型进行计算，并引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径。
[0011]其中，所述利用MATLAB编程对所述真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到所述待规划飞机的障碍物区域，包括：
[0012]获取SRTM高程数据，对所述SRTM高程数据进行处理，得到对应的高程离散点；
[0013]利用所述MATLAB编程对所述高程离散点进行偏离求解，得到平面障碍物的示意图，结合原始地形障碍物，确定得到所述待规划飞机的障碍物区域。
[0014]其中，所述引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径，包括：
[0015]通过评价函数选择下一时刻中满足约束的最优速度，最大G(v,w)对应速度最优，评价指标包含方位角、安全距离、速度(线速度和角速度)，评价函数定义为：式中式中表示当前速度下轨迹方位与目标方位之间的夹角，velocity(v,w)表示当前线速度和角速度，α，β，γ为权值参数。
[0016]优选的，在引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径之前，还包括：
[0017]通过预设公式对所述待规划飞机进行归一化处理，所述预设公式包括：
[0018][0019]其中，n为动态窗口内的所有轨迹，i为当前对应轨迹。
[0020]一种应急路径规划装置，包括：
[0021]第一处理单元，用于根据一发失效规范要求及地形障碍物限制构建待规划飞机的真实三维地形图模型，所述一发失效规范要求包括最小梯度、水平保护区以及垂直超障余度；
[0022]第二处理单元，用于利用MATLAB编程将所述真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到所述待规划飞机的障碍物区域；
[0023]第三处理单元，用于根据所述障碍物区域的预设条件，建立所述待规划飞机的平面运动模型和超障模型；
[0024]第四处理单元，用于基于动态窗口法对所述平面运动模型和所述超障模型进行计算，并引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径。
[0025]其中，所述第二处理单元用于：
[0026]获取SRTM高程数据，对所述SRTM高程数据进行处理，得到对应的高程离散点；
[0027]利用所述MATLAB编程对所述高程离散点进行偏离求解，得到平面障碍物的示意图，结合原始地形障碍物，确定得到所述待规划飞机的障碍物区域。
[0028]其中，所述第四处理单元用于：
[0029]通过评价函数选择下一时刻中满足约束的最优速度，最大G(v,w)对应速度最优，评价指标包含方位角、安全距离、速度(线速度和角速度)，评价函数定义为：式中式中表示当前速度下轨迹方位与目标方位之间的夹角，velocity(v,w)表示当前线速度和角速度，α，β，γ为权值参数。
[0030]优选的，还包括：第五处理单元；所述第五处理单元用于：
[0031]通过预设公式对所述待规划飞机进行归一化处理，所述预设公式包括：其中，n为动态窗口内的所有轨迹，i为当前对应轨迹。
[0032]一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如上述所述的应急路径规划方法。
[0033]一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行如上述所述的应急路径规划方法。
[0034]本申请所述的应急路径规划方法及装置，根据一发失效规范要求及地形障碍物限制构建待规划飞机的真实三维地形图模型，所述一发失效规范要求包括最小梯度、水平保
护区以及垂直超碍余度；利用MATLAB编程将所述真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到所述待规划飞机的障碍物区域；根据所述障碍物区域的预设条件，建立所述待规划飞机的平面运动模型和超障模型；基于动态窗口法对所述平面运动模型和所述超障模型进行计算，并引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径。本申请通过考虑一发失效规范要求及地形障碍物限制，将三维路径规划问题转化为二维问题，并利用MATLAB编程求解得到重要障碍物；根据假设建立平面运动模型及动态窗口参数，引入评价函数求解最优路径，可利用计算机工具自动规划路径，确保安全超障，减少人工工作量，提高工作效率。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本申请实施例公开的一种应急路径规划方法流程示意图；
[0037]图2为本申请实施例公开的2.4％圆锥面与地形位置关系示意图；
[0038]图3为本申请实施例公开的飞机运动简单模型坐标系示意图；
[0039]图4为本申请实施例公开的一种应急路径规划装置的结构示意图；
[0040]图5为本申请实施例公开的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0041]申请人在研究中发现，为提高复杂地形机场一发失效应急程序设计效率，可以将动态窗口法(Dynamic Window Approach，简称DWA)应用于一发失效路径规划研究中，考虑一发性能要求和地形限制，将三维空间路径规划转化为二维平面路径规划问题，根据实际运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应急路径规划方法，其特征在于，包括：根据一发失效规范要求及地形障碍物限制构建待规划飞机的真实三维地形图模型，所述一发失效规范要求包括最小梯度、水平保护区以及垂直超障余度；利用MATLAB编程将所述真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到所述待规划飞机的障碍物区域；根据所述障碍物区域的预设条件，建立所述待规划飞机的平面运动模型和超障模型；基于动态窗口法对所述平面运动模型和所述超障模型进行计算，并引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用MATLAB编程对所述真实三维地形图模型转换为二维平面地形图模型，并计算得到所述待规划飞机的障碍物区域，包括：获取SRTM高程数据，对所述SRTM高程数据进行处理，得到对应的高程离散点；利用所述MATLAB编程对所述高程离散点进行偏离求解，得到平面障碍物的示意图，结合原始地形障碍物，确定得到所述待规划飞机的障碍物区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径，包括：通过评价函数选择下一时刻中满足约束的最优速度，最大G(v,w)对应速度最优，评价指标包含方位角、安全距离、速度(线速度和角速度)，评价函数定义为：式中式中表示当前速度下轨迹方位与目标方位之间的夹角，velocity(v,w)表示当前线速度和角速度，α，β，γ为权值参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在引入评价函数求解所述待规划飞机的最优路径之前，还包括：通过预设公式对所述待规划飞机进行归一化处理，所述预设公式包括：其中，n为动态窗口内的所有轨迹，i为当前对应轨迹。5.一种应急路径规划装置，其特征在于，包括：第一处理单元，用于根据一发失效规范要求及地形障碍物限制构建待规划飞机的真实三维地形图模型，所述一发失效规范要求包括最小梯度、水平保护区以及垂直超障...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，陈斌，赵雷通，赵芮，王坤，何安阳，尚丽华，张禹，孙琪请，李见，侯海洋，
申请(专利权)人：中国民航工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：