【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路径规划，具体涉及一种开阔平坦区域的快速路径规划方法和系统。
技术介绍
1、在相对较大平坦开阔区域(比如海面、沙漠等)上进行搜救或侦查的难度一向较高，高昂的搜索成本、有限的搜索力量和任务的紧迫时限是组织大规模搜索的最大困难。无人机具有体型小、灵活性强、成本低等优势，大幅降低了空中搜索的难度，是该条件下搜索的最佳选择。
2、然而，在一定时间内完成对任务区域的覆盖式搜索依旧需要海量的无人机和十分高昂的搜索成本。因此如何利用有限数量的无人机，通过任务地域的先验信息规划多无人机协同覆盖搜素路径成了需要解决的问题。现有的无人机搜索路径规划方法主要包括路径规划方法和约束求解方法，其中，路径规划方法是指：在多无人机覆盖搜索任务中，以热力图为背景，以使用最短路径遍历热力图各个较大值为出发点，通过各类路径规划算法如蚁群算法、迪杰斯特拉算法等对无人机进行路径规划，以寻找最短路径的方式求出寻找目标的最短时间。约束求解方法是指：以发现概率、无人机飞行速度、距离、时间等多个因素为约束条件，并建立优化目标，利用如贪婪回溯、深度搜索等方式求解最优目标，从而找到最优路径。
3、然而，无论是使用路径规划算法还是约束求解算法，由于现实环境的不确定性，当面对突发状况时(如部分区域突发气象灾害等)这类算法的求解能力将收到较大限制，即现有的无人机搜索路径规划方法难以应对突发状况。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种开阔平坦区
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
5、第一方面，本专利技术提供一种开阔平坦区域的快速路径规划方法，包括：
6、s1、通过栅格法对搜索区域进行划分，确定区域单元格，获取搜索区域内的实时热力图，根据区域单元格对实时热力图进行归一化处理，得到搜索区域内每个单元格出现目标的概率；
7、s2、将飞机的实时位置映射到区域单元格的整点位置，根据无人机的飞行速度和搜索设备的成像周期，计算无人机在成像周期的时间内的飞行距离；下一时刻无人机的位置分布在以整点位置为圆心，半径为飞行距离的参考圆上，对比参考圆和单元格的边长确定无人机可选择的运动方向；其中，整点位置即单元格的各个顶点位置；
8、s3、根据无人机可选择的运动方向、搜索区域内每个单元格出现目标的概率和无人机发现该目标的概率，通过无人机路径规划算法计算出无人机路径。
9、优选的，所述将飞机的实时位置映射到区域单元格的整点位置，包括：
10、
11、其中，(x，y)为无人机的实际坐标，(xi，yj)为映射后的整点位置的坐标。
12、优选的，所述s3包括：
13、s301、根据无人机可选择的运动方向、搜索区域内每个单元格出现目标的概率和一次成像周期内发现目标的概率确定下一时刻无人机在每个可选择的运动方向下对应的探测区域内发现目标的概率；
14、s302、对于每个可选择的运动方向下对应的探测区域内发现目标的概率，根据改进的贪心策略确定飞机下一时刻的飞行方向，其中，改进的贪心策略包括：以预设的概率接受次优解。
15、优选的，所述s301包括：
16、假设该时刻为ti，无人机位置为(xi，yj)，n个可选择的运动方向分别对应t时间后下一时刻ti+1时无人机的n个不同的位置；将n个方向按顺序编号，若选择第n个方向，则ti+1时无人机的位置(xi+1，yj+1)可由几何关系得出：
17、
18、其中，n＝1,2,…,n，δθ＝360°/n，t为搜索设备的成像周期，s0为无人机在成像周期的时间内的飞行距离；
19、将ti+1时无人机的位置映射到的整点位置：
20、
21、根据整点位置，可确定无人机的位置(xi+1，yj+1)出现目标的概率；
22、一次成像周期内发现目标的概率是根据搜索设备与目标的距离、搜索设备的最大探测距离、和搜索设备的探测能力有关，其表达式如下：
23、
24、其中，d为探测设备与目标的距离，rk是搜索设备的最大探测距离，αk是搜索设备的检测指数，代表搜索设备的探测能力；
25、下一时刻无人机在每个可选择的运动方向下对应的探测区域内发现目标的概率为：
26、pij＝p(xi′+1，yj′+1)qk(d)
27、根据n个方向的无人机的位置确定各个整点位置，根据整点位置可算出每一种选择下对应的探测区域内发现目标的概率。
28、优选的，所述s301还包括：对于某一确定的位置，当无人机的探测区域第二次或以上覆盖该位置时，通过以下方式对该位置发现目标的概率进行修正：
29、设第m次无人机发现目标的概率为qm＝p(m)(xi，yj)qk(dm)，则此次成像后该位置的存在概率应该修正p(m+1)(xi，yj)＝p(m)(xi，yj)(1-qm)，以保证第m+1次发现目标的概率为qm+1＝p(m+1)(xi，yj)qk(dm+1)。
30、优选的，所述s302包括：
31、s302a、计算n个可选择的运动方向对应的概率pn并按照从0°开始的逆时针旋转方向顺序排列，其对应的方向角为nδθ；其中，n＝1,2,…,n，δθ＝360°/n；
32、s302b、将n个概率进行比较，确定其中的最大值pmax＝max{pn}和中位数pm；
33、s302c、按照排列顺序依次遍历n个概率并将其与最大值做比较；
34、s302d、在每一次比较中，若概率等于最大值，即pn＝pmax，则直接接受该方向为无人机的飞行方向；若概率介于中位数和最大值之间，即pm<pn<pmax，则以预设的概率接受该方向为飞行方向。
35、优选的，所述快速路径规划方法还包括：
36、考虑目标的运动，对搜索区域内每个单元格位置出现目标的概率进行修正具体包括：
37、某一时刻目标位于(x0，y0)，且该位置出现目标的概率为p0，则经过目标移动一个单元格的时间δt后目标向周围m个位置移动，向各个位置移动的概率分别为c0m，m＝1,2,…m，按照机动规律，目标的运动应该与热力图保持一致，故向各个位置移动的概率应该与其对应的概率值成比例，即满足：
38、
39、考虑该时刻目标位于(x0，y0)周围m个位置的其中一个，则经过δt后目标由周围向该位置移动，周围各个位置向该位置移动的概率分别为c0m，m＝1,2,…m；
40、经过δt后，目标可能由某个位置转移至周围，也可能由周围转移至该位置，综合考虑各项因素，则δt后该位置的存在概率应修正为：
41、
42、第二方面，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述将飞机的实时位置映射到区域单元格的整点位置，包括：
3.如权利要求1所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述S3包括：
4.如权利要求3所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述S301包括：
5.如权利要求3所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述S301还包括：对于某一确定的位置，当无人机的探测区域第二次或以上覆盖该位置时，通过以下方式对该位置发现目标的概率进行修正：
6.如权利要求3所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述S302包括：
7.如权利要求1～6任一所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述快速路径规划方法还包括：
8.一种开阔平坦区域的快速路径规划系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储用于开阔平坦区域的快速路径规划的计算机程序，其中，所述计
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述将飞机的实时位置映射到区域单元格的整点位置，包括：
3.如权利要求1所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述s3包括：
4.如权利要求3所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述s301包括：
5.如权利要求3所述的开阔平坦区域的快速路径规划方法，其特征在于，所述s301还包括：对于某一确定的位置，当无人机的探测区域第二次或以上覆盖该位置时，通过以下方式对该...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗泽霖，吴韬，徐圣翔，汪业桢，常超，沈哲贤，刘春生，马春来，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。