【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人直升机航线规划领域，涉及到使用无人直升机安全和环境威胁等信息规划出最优飞行航线方法，具体是一种波动传播理论的无人直升机航线规划方法。
技术介绍
1、到目前为止，国内外研究的航线规划算法研究还无法满足复杂环境下动态移动目标航线规划的实时性要求。目前仍需要探索复杂地形和运动威胁环境的无人直升机动态航线快速规划的新方法，如何能应用地形平面分布图像特征来快速规划安全性能最大的飞行航线，提高飞行航线规划的性能实现无人直升机安全飞行是亟待解决的问题，此问题的解决无论对未知移动目标的状态估计还是对动态目标追踪进行研究具有重要意义。
技术实现思路
1、(1)构建地形威胁模型z，数学描述如下：
2、
3、上述公式中，z表示综合地形威胁模型值，xq(i)、yq(i)、ch(i)分别表示规划空域内第i个威胁的横坐标、纵坐标以及高程形态设置参数；cx(i)和cy(i)分别表示规划空域内第i个威胁最大值的横坐标、纵坐标，单位为公里；exp为指数函数；
4、(2)计算地形威胁模型平面分布图ic和适飞区平面信息集imgf：
5、首先利用公式(2)～(3)得到地形威胁模型平面分布图ic：
6、ic＝imagesc(z) (2)
7、imwrite(ic.cdata，′fl′) (3)
8、公式(2)～(3)中，ic为地形威胁模型z对应的平面分布，imagesc、imwrite分别为将威胁矩阵中的元素
9、然后利用公式(4)～(5)得到文件fl颜色矩阵对应的双精度值和适飞区平面信息集imgf：
10、img＝double(imread(′fl′)) (4)
11、imgf＝c-img (5)
12、公式(4)～(5)中，img、imgf分别为文件fl颜色矩阵对应的双精度类型的数值矩阵和适飞区平面信息集，double、imread分别为用来将整数、字符串、布尔值、单精度浮点数和矩阵等类型转换为双精度浮点数的函数和用来读取图像的函数，c为利用fl颜色矩阵对应的双精度类型的数值矩阵计算适飞区的常数；
13、(3)构建波动传播模型imgn，计算基于波动场待选航迹点场：
14、首先利用公式(6)～(11)建立了基于综合地形威胁模型z的波动传播模型imgn，并以此为基础更新适飞区域：
15、imgn(ch，cw)＝sum(pix(i)*img(p1(i)，p2(i)))，i＝1，2，...，4 (6)
16、
17、xi＝px2-floor(px2) (8)
18、yi＝px1-floor(px1) (9)
19、
20、
21、公式(6)～(11)中，imgn为基于综合地形威胁模型的四邻与波动传播模型，ch、cw分别表示波动中心点的纵、横坐标，sum为求和函数，pix、p1、p2分别为邻与点波动传播调整系数和对应待调整点纵、横坐标，p1、p2分别表示横、纵坐标波动传播值，xi、yi分别表示横、纵坐标波动传播值，p1、p2的余数部分，floor、ceil分别为向下取整和向上取整的函数，i＝1，2，3，4分别表示左上角、右上角、左下角、右下角四个邻域值；
22、然后利用公式(12)～(13)计算出基于波动场待选航迹点集：
23、
24、
25、公式(12)～(13)中，px1、px2分别为波动传播模型imgn在纵、横坐标传播值，al、wl、ph、dis、r分别表示波传波的幅度、波长、相位、当前计算传播点到波动中心的距离和扩散半径，π表示圆周率；
26、最后利用公式(14)～(15)利用波动传播模型imgn叠加得到综合波动场iad，对适飞区进行分类得到生成不同类型适应度的待选航迹点场imrs：
27、iad＝imgad(xs，ys)+imgad(xe，ye)+imgad(xs，ye)+imgad(xe，ys) (14)
28、imrs＝img./iad (15)
29、公式(14)～(15)中，iad为波动模型叠加生成的叠加得到综合波动场，imrs表示不同类型适应度的待选航迹点场，xs、ys、xe、ye分别表示起始点的横、纵坐标和终止点的横、纵坐标，单位均为公里；
30、(4)执行加入动态威胁的航线评价函数，生成初步最优飞行航线fp：
31、首先利用公式(16)～(17)建立了圆形运动威胁的横、纵坐标向量xc、yc，并以此进行航迹点选择：
32、xc＝r0*cos(alf)+x0 (16)
33、yc＝r0*sin(alf)+y0 (17)
34、公式(16)～(17)中，xc、yc分别为航迹点选择圆形运动威胁的横、纵坐标向量，r0、alf分别为圆形运动威胁的半径和圆心角，x0、y0分别为通过圆形运动威胁圆心的横、纵坐标；
35、然后利用公式(18)～(19)建立了待选择航迹点的横、纵坐标向量ix、iy，并以此作为备选航迹点集：
36、ix＝[ix，si]，imrs(si，sj)＞vs，xs＜si＜xe，ys＜sj＜ye (18)
37、iy＝[iy，sj]，imrs(si，sj)＞vs，xs＜si＜xe，ys＜sj＜ye (19)
38、公式(18)～(19)中，ix、iy分别为待选择航迹点的横、纵坐标向量，si、sj分别为备选航迹点集横、纵坐标值，vs为选择航迹点的阈值；
39、最后利用公式(20)～(27)选择出每个圆形运动威胁外的备选航迹点，并随机抽取一个航迹点组成飞行航线：
40、[in，on]＝inpolygon(ix，iy，xc，yc) (20)
41、xss＝ix(～in) (21)
42、yss＝iy(～in) (22)
43、rdn＝fix(rand(1)*length(xs))+1 (23)
44、xf(i)＝[xf，xs{1，1}(rdn)] (24)
45、yf(i)＝[xf，xs{1，1}(rdn)] (25)
46、xlv＝[xs，xf，xe] (26)
47、ylv＝[ys，yf，ye] (27)
48、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种波动传播理论的无人直升机航线规划方法，其特征采用以下实现步骤：
【技术特征摘要】
1.一种波动传播理论的无人直升机航线...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽峰，胡占有，范俊甫，邹恩宇，张强，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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