无人机任务规划系统

蔡昌

摘要

规划无人机的航路主要是为了可以更好的完成的复杂任务，实现快速有效的规划是非常重要的。无人机在执行飞行任务的时候，无人机需要结合地形和地貌等信息，了解飛机自身的机动能力，对于飞行航路进行实时计算，对于该行路进行跟踪，尽快的完成飞行任务。本文主要对于无人机航路规划进行全面的论述，从而获得良好的飞行品质。

【关键词】无人机 航路 规划

无人机在上世纪60年代开始得到广泛利用，早期无人机都是以地面任务规划中心设定的航路实现飞行，但是如果既定的航路出现了威胁，那么无人机飞行就会受到影响，因此在无人机导航任务当中比较重要的任务就是无人机航路规划。

1无人机任务规划系统

针对无人机任务规划系统指定额就是在完成作战任务的过程中，安排无人机在飞行过程执行各种任务，保证机群生存效率和整体作战效果可以达到最佳。任务规划主要就是为了更好的完成战术，在实施具体任务之前需要综合考虑无人机的初始位置、任务目标、飞行航路等。

规划系统主要包括威胁评估和任务规划等子系统，协调地面控制系统，实现无人机的任务规划。规划系统的具体规划结果包括无人机资源分配和任务分配以及可供飞行航路。任务规划系统主要就是为了综合收集到的情报资料，明确无人机的预定航路畅通性。任务规划系统的关键组成部分就是航路规划系统，确定了初始位置和终止位置之后，选择具体航路。新航路规划系统需要结合任务计划和地形数据，计算出具体的三维最优航路，使其作为无人机的飞控系统。

利用航路规划系统，操作人员直接在数字地图上规划具体的航路，可以在数字地图上实时和便捷的获取多种信息，航路规划系统可以对于无人机实施实时跟踪，明确无人机的航迹。利用图形方式将规划信息显示出来，提高规划效率。将众多约束条件满足之后，单挑航路的工作量是比较大的。确定规划环境之后，可以将规划要求更好的完成，而无人机航路规划系统当中非常重要的组成部分包括自动航路算法等。

2无人机航路规划

2.1无人机航路规划的主要步骤

飞行航路指的就是无人机相对于地面和水面的实际轨迹，属于三维空间曲线，在特定约束条件下，实现最优预定性能指标。规划无人机航路主要是为了利用地形等各种信息，规划最佳飞行航路。在航路规划的过程中需要利用地形跟随和地形回避等方式，在民航管制等方面广泛的利用。航路规划需要利用各种技术，利用数字地图技术和优化技术等。以下是航路规划的主要步骤：

（1）首先明确航路规划的任务区，了解地形信息和威胁源的分布情况，结合无人机的性能参数等限制条件。

（2）利用航路固化算法，以任务要求为基础，科学的分配目标，规划无人机的航路，在限制条件的影响下，使其成为无人机的主要参考航路。

（3）优化航路，这样可以实现无人机的最小转弯半径和飞行高度等约束条件。因为较小的雷达发现概率，形成无人机的实际飞行航路。在无人机的飞行过程中，结合实际情况重新规划航路。

2.2无人机航路规划的具体要求

无人机航路规划包括任务级和战术级两个部分，任务级航路规划指的就是无人机在起飞前，实施的地面航路规划，在实际飞行过程中，可以作为有效的参考。任务级航路规划可以实现最优航路，利用电子地图，在飞行区域下进行航路规划。战术级航路规划就是在无人机飞行过程中，实现实时航路的规划，如果遇到实时威胁就要重新规划航路，得到局部最佳航路。飞机参数库课可以提供性能参数，通过电子地图显示出地形库。

任务型航路规划执行任务的过程中，需要利用大型计算机处理获得理想结果，任务级航路规划需要将大量的信息进行全面的考虑，例如地形和威胁源等限制因素，整体认识任务规划，可以获得最优的参考线路。对于航路进行整体规划，以下是具体的要求：

（1）在航路当中需要包括预定任务区域。

（2）如果条件相同，那么无人机获得的代价是比较小的。利用地面大型计算机，对于各种因素进行综合考虑，规划优化的参考航路，避免最优过程出现局部性。

以性能指标为基础，评价参考航路的好坏程度。性能指标以无人机飞行任务需求和安全需求等因素为基础进行综合确定。以此作为最优性能指标，利用航路固化的方法设计出最优参考航路，但是仍旧会受到自身约束条件的制约，因此生成了参考航路之后需要结合参考航路周围的威胁情况和无人机的性能指标，实现局部优化，最后可以获得最优航路。

无人机在执行飞行任务的时候，不是严格按照参考航线，在参考航路的周围情况选择最优航路，实现最优航路飞行。任务级航路的规划需要优化全局，避免因为局部最优减少计算量，利用技术级航路的动态优化，可以保证计算量的实时性。

3无人机在农业保值作业当中的航路规划内容

首先需要确定农作物的类型和作业面积、地形、病虫害等情况，明确防治的具体周期，利用的药剂类型，是否还具备其他特殊的要求。勘察地形是否满足植保作业，和农户进行沟通，从而掌握农田病虫花的实际情况，实施植保作业的过程中，需要提前检查天气情况，明确这些数据，保证作业的安全性。提前准备电动多旋翼植保机需要的动力电池5-10组相关的充电器，结合当地作业地点的情况，如果不方便充电可以随车携带发电设备。准备好配套设施农药配比、运输需要的水桶以及飞手和助手协调沟通的对讲机等。作业开始的时候，首先需要熟悉地形，明确飞行航线当中是否存在障碍物，掌握飞机的起降点和地面站规划作业的航线。

4结束语

在无人机系统当中利用航路规划系统，利用精确的地形库表示系统，并且可以获取精确的威胁源的表达方式，对于无人机的性能因素限制进行充分的考虑，重点内容就是进一步研究航路规划的算法，结合实际情况提出优化的算法。无人机执行的任务越来越复杂，环境具有不确定性，而未来研究的重点就是实时航路规划。

参考文献

[1]魏瑞轩，许卓凡，王树磊，吕明海.基于Laguerre图的自优化A-Star无人机航路规划算法[J].系统工程与电子技术，2015（03）：577-582.

[2]庄夏，基于并行粒子群和RL的无人机航路规划算法设计[J].西南师范大学学报（自然科学版），2016（03）：31-36.endprint