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申请/专利权人：山东理工大学

摘要：本发明涉及一种无人直升机双重电磁场动态航线规划方法，其步骤为：构建混合静态威胁模型，计算混合静态威胁模型平面适飞数据集，生成适飞区航迹点集，构建飞行航线集，执行航线评价函数，计算实时飞行航线，采用样条函数改进最优飞行航线，实现航线可飞行性优化。本发明是考虑到混合威胁时空特征、飞行安全性和飞机性能等的航线选优问题。其算例结果表明，利用双重电磁场算法在复杂威胁环境下能实现全局最优航线的规划，该方法能够给无人直升机提供有效飞行服务同时提高了飞行的安全性和可靠性。

主权项：1.一种无人直升机双重电磁场动态航线规划方法，其特征采用以下实现步骤：1构建混合静态威胁模型zs，数学描述如下： z1＝peaksn2zs＝z1+z03上述公式中，z0、z1、zs分别表示通讯威胁、地形威胁和混合静态模型值，cx、cy分别表示规划空域内通讯威胁中心点的横坐标和纵坐标；peaks和n分别表示地形威胁生成函数和规划空域的范围，单位为公里；2计算混合静态威胁模型平面适飞数据集：首先利用公式4～5得到混合静态威胁模型平面图形im和及其二值化图像BW：im＝imagesczs4BW＝im2bwim.CData5公式4～5中，imagesc、im分别为图形矩阵生成二维图形的函数及其生成的混合静态威胁模型平面，im2bw、im.CData、BW分别为图像二值化函数、图像数据矩阵和二值化后的图像；然后利用公式6～7得到适飞区域图像ultimateErosion及其对应行row、列col、值v：ultimateErosion＝bwulterode～BW6[row,col,v]＝findultimateErosion7最后利用公式8～10对MT求梯度值得到地形威胁模型梯度数据集V：rdxi，：＝fixrand1，nc*lengthrow+18xs＝rowrdxi，：9ys＝colrdxi，：10公式6～10中，bwulterode、ultimateErosion分别表示距离变换的极大值函数及其生成的图像，符号“～”为求相反数的标志，find、v、row、col分别为查找函数、查找到的数值及其所在的行数和列数，fix、rand、length分别为取整函数、生成随机数函数和求解最大维度数的函数，rdx、nc分别表示生成随机数矩阵和矩阵的列数，xs、ys、i分别表示适飞数据集在x轴、y轴的分量和其对应的数量，冒号“：”表示所有的元素；3生成适飞区航迹点集，构建飞行航线集：首先利用公式11初始化电磁场变化率的横坐标分量u和纵坐标分量v：u＝zs*cothx*y11v＝zs*tanhy*x12公式11中，u、v分别为电磁场变化率的横、纵坐标分量，coth、tanh分别MATLAB软件模拟双曲余切函数和双曲正切函数；然后利用公式13～14遴选安全电磁场的变化率横坐标分量u1和纵坐标分量v1： 利用公式15～20执行适飞区航迹点集遴选，构建飞行航线集：fsi，k＝xsi-xsk+1j*ysi-ysk，i≠k15agi，k＝anglefsi，k-angleu1xsi,ysi+1j*vlxsi，ysi16[mf,mfx]＝minag17fss＝[fssxsmfx+1j*ysmfx]18xp＝realfss，yp＝imagfss19px＝[1，xp，n]，py＝[1，yp，n]，pz＝zspx，py20公式15～20中，i、k、fs分别表示适飞区航迹点的第i、k个复数及其差值，j表示复数的标志，angle、ag分别表示计算幅角的函数及其计算的幅角差值，min、mf、mfx、fss分别表示计算最小值的函数及其得到的最小值及其索引值、所有的最小航迹点组成的虚数矩阵，xp，yp，real，imag分别表示航迹点横、纵坐标和计算虚数实部和虚部的函数，px，py，pz分别表示构建飞行航线集的三维坐标集合；4执行航线评价函数，计算实时飞行航线：di＝mydistpx′，py′，pz′21[md，mdx]＝mind22xl＝pxmdx，：23yl＝pymdx,：24zl＝pzmdx,：+hs25[xc，yc,zc]＝dcdttjx0,y0,z0,xl，yl,zl25公式21～25中，di、mydist、“’”分别表示第i条航线的航程、航程计算函数和矩阵的转置符号，md、mdx分别表示最短航程及其索引，xl，yl，zl分别表示最短航程的航线的三维坐标集合，hs表示设计的安全飞行航高，x0，y0，z0分别表示动态威胁中心点的三维坐标，dcdttj表示基于局部电磁场动态威胁回避函数，xc，yc，zc分别表示实时飞行航线的三维坐标集合；5采用样条函数改进最优飞行航线，实现航线可飞行性优化。

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