蔡昌

摘要

規(guī)劃無人機的航路主要是為了可以更好的完成的復(fù)雜任務(wù)，實現(xiàn)快速有效的規(guī)劃是非常重要的。無人機在執(zhí)行飛行任務(wù)的時候，無人機需要結(jié)合地形和地貌等信息，了解飛機自身的機動能力，對于飛行航路進行實時計算，對于該行路進行跟蹤，盡快的完成飛行任務(wù)。本文主要對于無人機航路規(guī)劃進行全面的論述，從而獲得良好的飛行品質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】無人機 航路 規(guī)劃

無人機在上世紀(jì)60年代開始得到廣泛利用，早期無人機都是以地面任務(wù)規(guī)劃中心設(shè)定的航路實現(xiàn)飛行，但是如果既定的航路出現(xiàn)了威脅，那么無人機飛行就會受到影響，因此在無人機導(dǎo)航任務(wù)當(dāng)中比較重要的任務(wù)就是無人機航路規(guī)劃。

1無人機任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)

針對無人機任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)指定額就是在完成作戰(zhàn)任務(wù)的過程中，安排無人機在飛行過程執(zhí)行各種任務(wù)，保證機群生存效率和整體作戰(zhàn)效果可以達(dá)到最佳。任務(wù)規(guī)劃主要就是為了更好的完成戰(zhàn)術(shù)，在實施具體任務(wù)之前需要綜合考慮無人機的初始位置、任務(wù)目標(biāo)、飛行航路等。

規(guī)劃系統(tǒng)主要包括威脅評估和任務(wù)規(guī)劃等子系統(tǒng)，協(xié)調(diào)地面控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機的任務(wù)規(guī)劃。規(guī)劃系統(tǒng)的具體規(guī)劃結(jié)果包括無人機資源分配和任務(wù)分配以及可供飛行航路。任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)主要就是為了綜合收集到的情報資料，明確無人機的預(yù)定航路暢通性。任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分就是航路規(guī)劃系統(tǒng)，確定了初始位置和終止位置之后，選擇具體航路。新航路規(guī)劃系統(tǒng)需要結(jié)合任務(wù)計劃和地形數(shù)據(jù)，計算出具體的三維最優(yōu)航路，使其作為無人機的飛控系統(tǒng)。

利用航路規(guī)劃系統(tǒng)，操作人員直接在數(shù)字地圖上規(guī)劃具體的航路，可以在數(shù)字地圖上實時和便捷的獲取多種信息，航路規(guī)劃系統(tǒng)可以對于無人機實施實時跟蹤，明確無人機的航跡。利用圖形方式將規(guī)劃信息顯示出來，提高規(guī)劃效率。將眾多約束條件滿足之后，單挑航路的工作量是比較大的。確定規(guī)劃環(huán)境之后，可以將規(guī)劃要求更好的完成，而無人機航路規(guī)劃系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的組成部分包括自動航路算法等。

2無人機航路規(guī)劃

2.1無人機航路規(guī)劃的主要步驟

飛行航路指的就是無人機相對于地面和水面的實際軌跡，屬于三維空間曲線，在特定約束條件下，實現(xiàn)最優(yōu)預(yù)定性能指標(biāo)。規(guī)劃無人機航路主要是為了利用地形等各種信息，規(guī)劃最佳飛行航路。在航路規(guī)劃的過程中需要利用地形跟隨和地形回避等方式，在民航管制等方面廣泛的利用。航路規(guī)劃需要利用各種技術(shù)，利用數(shù)字地圖技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)等。以下是航路規(guī)劃的主要步驟：

（1）首先明確航路規(guī)劃的任務(wù)區(qū)，了解地形信息和威脅源的分布情況，結(jié)合無人機的性能參數(shù)等限制條件。

（2）利用航路固化算法，以任務(wù)要求為基礎(chǔ)，科學(xué)的分配目標(biāo)，規(guī)劃無人機的航路，在限制條件的影響下，使其成為無人機的主要參考航路。

（3）優(yōu)化航路，這樣可以實現(xiàn)無人機的最小轉(zhuǎn)彎半徑和飛行高度等約束條件。因為較小的雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率，形成無人機的實際飛行航路。在無人機的飛行過程中，結(jié)合實際情況重新規(guī)劃航路。

2.2無人機航路規(guī)劃的具體要求

無人機航路規(guī)劃包括任務(wù)級和戰(zhàn)術(shù)級兩個部分，任務(wù)級航路規(guī)劃指的就是無人機在起飛前，實施的地面航路規(guī)劃，在實際飛行過程中，可以作為有效的參考。任務(wù)級航路規(guī)劃可以實現(xiàn)最優(yōu)航路，利用電子地圖，在飛行區(qū)域下進行航路規(guī)劃。戰(zhàn)術(shù)級航路規(guī)劃就是在無人機飛行過程中，實現(xiàn)實時航路的規(guī)劃，如果遇到實時威脅就要重新規(guī)劃航路，得到局部最佳航路。飛機參數(shù)庫課可以提供性能參數(shù)，通過電子地圖顯示出地形庫。

任務(wù)型航路規(guī)劃執(zhí)行任務(wù)的過程中，需要利用大型計算機處理獲得理想結(jié)果，任務(wù)級航路規(guī)劃需要將大量的信息進行全面的考慮，例如地形和威脅源等限制因素，整體認(rèn)識任務(wù)規(guī)劃，可以獲得最優(yōu)的參考線路。對于航路進行整體規(guī)劃，以下是具體的要求：

（1）在航路當(dāng)中需要包括預(yù)定任務(wù)區(qū)域。

（2）如果條件相同，那么無人機獲得的代價是比較小的。利用地面大型計算機，對于各種因素進行綜合考慮，規(guī)劃優(yōu)化的參考航路，避免最優(yōu)過程出現(xiàn)局部性。

以性能指標(biāo)為基礎(chǔ)，評價參考航路的好壞程度。性能指標(biāo)以無人機飛行任務(wù)需求和安全需求等因素為基礎(chǔ)進行綜合確定。以此作為最優(yōu)性能指標(biāo)，利用航路固化的方法設(shè)計出最優(yōu)參考航路，但是仍舊會受到自身約束條件的制約，因此生成了參考航路之后需要結(jié)合參考航路周圍的威脅情況和無人機的性能指標(biāo)，實現(xiàn)局部優(yōu)化，最后可以獲得最優(yōu)航路。

無人機在執(zhí)行飛行任務(wù)的時候，不是嚴(yán)格按照參考航線，在參考航路的周圍情況選擇最優(yōu)航路，實現(xiàn)最優(yōu)航路飛行。任務(wù)級航路的規(guī)劃需要優(yōu)化全局，避免因為局部最優(yōu)減少計算量，利用技術(shù)級航路的動態(tài)優(yōu)化，可以保證計算量的實時性。

3無人機在農(nóng)業(yè)保值作業(yè)當(dāng)中的航路規(guī)劃內(nèi)容

首先需要確定農(nóng)作物的類型和作業(yè)面積、地形、病蟲害等情況，明確防治的具體周期，利用的藥劑類型，是否還具備其他特殊的要求。勘察地形是否滿足植保作業(yè)，和農(nóng)戶進行溝通，從而掌握農(nóng)田病蟲花的實際情況，實施植保作業(yè)的過程中，需要提前檢查天氣情況，明確這些數(shù)據(jù)，保證作業(yè)的安全性。提前準(zhǔn)備電動多旋翼植保機需要的動力電池5-10組相關(guān)的充電器，結(jié)合當(dāng)?shù)刈鳂I(yè)地點的情況，如果不方便充電可以隨車攜帶發(fā)電設(shè)備。準(zhǔn)備好配套設(shè)施農(nóng)藥配比、運輸需要的水桶以及飛手和助手協(xié)調(diào)溝通的對講機等。作業(yè)開始的時候，首先需要熟悉地形，明確飛行航線當(dāng)中是否存在障礙物，掌握飛機的起降點和地面站規(guī)劃作業(yè)的航線。

4結(jié)束語

在無人機系統(tǒng)當(dāng)中利用航路規(guī)劃系統(tǒng)，利用精確的地形庫表示系統(tǒng)，并且可以獲取精確的威脅源的表達(dá)方式，對于無人機的性能因素限制進行充分的考慮，重點內(nèi)容就是進一步研究航路規(guī)劃的算法，結(jié)合實際情況提出優(yōu)化的算法。無人機執(zhí)行的任務(wù)越來越復(fù)雜，環(huán)境具有不確定性，而未來研究的重點就是實時航路規(guī)劃。

參考文獻(xiàn)

[1]魏瑞軒，許卓凡，王樹磊，呂明海.基于Laguerre圖的自優(yōu)化A-Star無人機航路規(guī)劃算法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2015（03）：577-582.

[2]莊夏，基于并行粒子群和RL的無人機航路規(guī)劃算法設(shè)計[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016（03）：31-36.endprint