飛行器三維路徑規(guī)劃
1.概述
空間管控問(wèn)題是軍航、民航、通航以及無(wú)人機(jī)航空業(yè)界備受關(guān)注的問(wèn)題。隨著飛行器數(shù)量越來(lái)越多，特別是隨著低空領(lǐng)域的開(kāi)放，空管壓力越來(lái)越大。飛行器運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化復(fù)雜，航路規(guī)劃的計(jì)算遇到瓶頸，傳統(tǒng)方法普遍以經(jīng)緯度為基礎(chǔ)，通過(guò)解算三維曲線方程加安全裕度的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間對(duì)象的航路規(guī)劃和管控，計(jì)算復(fù)雜度高，已無(wú)法適應(yīng)飛行器快速增多的變化。方案基于北斗網(wǎng)格碼進(jìn)行三維路徑的規(guī)劃，有效降低計(jì)算復(fù)雜度，使空間管控更加實(shí)時(shí)、高效。
2.解決方案
用靜態(tài)立體網(wǎng)格承載三維空間信息，時(shí)間維作為變量，將空間內(nèi)有無(wú)人機(jī)的網(wǎng)格標(biāo)記為1，沒(méi)有的標(biāo)記為0；在三維靜止空間中，根據(jù)無(wú)人機(jī)之間安全飛行距離和飛行時(shí)間變量，找到任意一條和現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)靜止軌跡（時(shí)空軌跡）不相交的立體網(wǎng)格直線（曲線）區(qū)域，反向轉(zhuǎn)換成無(wú)人機(jī)在三維立體空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即可規(guī)劃出任意動(dòng)態(tài)的無(wú)人機(jī)飛行路徑，并能將飛行空域的利用率達(dá)到最大。
圖1 三維路徑規(guī)劃示意圖
圖2 計(jì)算復(fù)雜度對(duì)比
3.優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
（1）將復(fù)雜的浮點(diǎn)運(yùn)算問(wèn)題變成一個(gè)空間網(wǎng)格的匹配問(wèn)題，空間飛行規(guī)劃計(jì)算效率提升10倍以上；
（2）保持空間計(jì)算效率的平衡，算法復(fù)雜度呈線性變化，不隨空間對(duì)象的數(shù)量、分布及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的變化而變化；
（3）空域利用率提升1倍以上；
（4）具有全空域性，支持整個(gè)地球空間的空間管控。
