[发明专利]航迹规划方法和装置

说明书

本公开提出一种航迹规划方法和装置，涉及航迹规划领域。在本公开中，利用不确定性因素变量来对不确定因素进行表示，基于该不确定性因素变量和航迹矩阵变量来构建航迹质量相关的代价函数，根据该代价函数构建航迹的目标函数，优化该目标函数，得到一组航迹矩阵变量值，将航迹矩阵变量值对应的航迹确定为规划的航迹。该方法用变量的形式表征不确定因素，对目标函数进行优化，使得规划的航迹更可靠、更安全，提高了航迹规划的准确性。

技术领域

本公开涉及航迹规划领域，特别涉及一种航迹规划方法和装置。

背景技术

无人机作为物流行业面向未来的重要技术储备，发挥着越来越重要的作用，无人机航迹规划环节负责为无人机生成航行的局部路径，局部路径对于航行的安全性起到关键作用。在航迹规划问题中，如何处理环境中的不确定性因素是一个重要挑战。

在一些相关技术中，将不确定因素看待为确定情况，例如进行滤波去噪等方法将不确定因素用确定值进行表征，往往将使得问题的定义出现一定的偏差，以此方法来规划航迹，由此将会导致规划的航迹与实际可行的航迹出现一定的偏差，航迹的安全性和准确性都得不到保障。

发明内容

发明人发现，在相关技术中，在航迹规划过程中，将不确定因素看待为确定情况，会导致规划的航迹与实际可行的航迹出现一定的偏差，航迹的安全性和准确性都得不到保障。

在本公开中，利用变量来对不确定因素进行表示，基于不确定性因素变量和航迹矩阵变量来构建航迹质量相关的代价函数，根据该代价函数构建航迹的目标函数，优化该目标函数，得到一组航迹矩阵变量值，将航迹矩阵变量值对应的航迹确定为规划的航迹。本公开用变量的形式表征不确定因素，对目标函数进行优化，使得规划的航迹更可靠、更安全，提高了航迹规划的准确性。

根据本公开的一些实施例，提供一种航迹规划方法，其特征在于，包括：

利用航迹矩阵变量和不确定性因素变量构建航迹质量相关的代价函数；

根据航迹质量相关的代价函数构建航迹的目标函数；

在满足预设约束条件的情况下，确定一组航迹矩阵和不确定性因素取值，使得所述目标函数的值最小，并将确定的航迹矩阵相应的航迹确定为规划的航迹。

在一些实施例中，所述利用航迹矩阵变量和不确定性因素变量构建航迹质量相关的代价函数包括：根据航迹矩阵变量构建确定性因素相关的函数；根据航迹矩阵变量和不确定性因素变量构建不确定性因素相关的函数；对确定性因素相关的函数和不确定性因素相关的函数进行加权求和得到航迹质量相关的代价函数。

在一些实施例中，所述根据航迹质量相关的代价函数构建航迹的目标函数包括：构建基于代价函数表示的航迹质量下界函数、航迹质量上界函数和航迹质量上界最小值函数；基于航迹质量下界函数、航迹质量上界函数和航迹质量上界最小值函数构建航迹的目标函数。

在一些实施例中，所述不确定性因素变量包括威胁因素变量。

在一些实施例中，所述确定性因素相关的函数包括航迹长度函数、航迹高度函数、航迹平滑性函数和碰撞函数中的一种或多种；所述不确定性因素相关的函数包括威胁函数。

在一些实施例中，所述航迹长度函数是根据航迹的起始位置和终止位置之间的线段长度和航迹的实际折线长度确定的；所述航迹高度函数是根据最大航迹高度、最小航迹高度和航迹的平均海拔高度确定的；所述航迹平滑性函数是根据航迹的实际折线中的相邻折线段之间的夹角确定的；所述碰撞函数是根据航迹的实际折线长度和航迹中位于地表以下的折线长度的总和确定的；所述威胁函数是根据航迹的实际折线长度和航迹中位于威胁区域内的折线长度的总和确定的。

在一些实施例中，所述航迹质量下界函数是根据航迹中的不确定性因素变量变化时代价函数取值为最小值确定的。