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基于空间综合威胁体的无人机航迹规划方法分析 　　0引言 　　无人机的航迹规划是指在人工不干预或少干预下，系统根据飞机性能、环境影响要素等约束条件下自动计算无人机最优飞行航迹，保证无人机安全、高效的完成任务.航迹的有效规划不但增加了无人机完成飞行任务的概率，也可以控制飞行成本并降低机体损耗，在防空技术日益先进的现代战争中，航迹规划作为提高无人机执行任务中存活率并实施合理打击的有效手段，受到各国广泛关注.传统的航迹规划在整个三维空间中寻找飞行路线，难以保障无人机飞行中的安全性，并且待扩展节点过多，影响规划效率.现有的无人机航迹规划由于涉及的约束多样化，所以合适的数学构造模型研究是算法研究的关键，也是实际航迹规划的核心技术.目前为止，只有美国完成了海陆空的协同航迹任务规划系统，而我国在这方面的技术仍然处于研究初期.近些年来主要的航迹规划算法包括A*算法(稀疏A*算法) Voronoi图法、遗传算法等， Voronoi图法将所有威肋、作为点，适合二维航迹处理，遗传算法对整个空间探索能力不足，容易过早收敛得到局部极值，综合考虑本文采用稀疏A*算法生成三维航迹. 常规航迹规划中经常使用平面模型模拟环境中的威肋、因素，不能完全满足三维空间中的约束，导致得到的航迹在空间中有一定偏差，本文依据不同的威肋、因素建立三维威肋、模型，使航迹能满足威肋、因素在三维空间中对无人机的约束.本文中依据地形等要素建立三维威肋、模型，进行插值和重采样处理后得到空间综合威肋、体实现单元体的统一，再使用Marching Cube、算法以一定的安全闽值为界计算可飞行区域，最后选择稀疏A*算法进行航迹规划. 　　1空间综合威胁体建模 　　环境威肋、是航迹规划中必须考虑的重要因素，航迹规划中对威肋、因素的规避选择不但可以确保无人机的安全，而且可以减少计算节点，节省处理时间.环境威肋、因素有很多种，包括地形威肋、、火力威肋、、探测威肋、和禁飞区威肋、等等，空间综合威肋、体是基于以上威胁因素分别建立各自的威胁模型并根据威胁等级融合后得到，是生成可飞行区域的基础. 　　1. 1威胁等级 　　假设雷达、导弹、高炮等静态威肋、，均以球形空间来描述，根据威肋、类型不同，各种威肋、可以按照威肋、等级进行量化统一当某个位置受到多个威肋、影响时，该点的威肋、度为各种威肋、的威肋、度之和，威肋、度大于或等于1时，该点不可穿越. 　　对于地形威肋、等非攻击性的固定威肋、，可将其列为最高等级的不可穿越威肋、，按照对无人机威肋、 　　程度的差异，将威胁划分为5个等级，每个威胁 　　等级分别对应不同的威胁度. 　　1. 2威胁分类 　　1)探测威胁模型 　　探测设备对无人机的威肋、并不是直接的，本身没有攻击能力，因为探测威肋、源于探测设备的锁定跟踪和周围防控武器的配合，被探测到也就意味着无人机处于一定的危险之中.包括三种状态: 　　①短时间内遭到探测，但是距离和时间都不满足被防控武器击落的危险. 　　②较长时间内被探测后并被锁定，虽然处于防空武器的射程范围之外，但是航线被探测追踪，此时的威肋、是后继性累加的，同时也具有前瞻性的特点. 　　③无人机必须突防，突防的原则是100%规避地形威肋、，同时尽量避免火力威肋、及探测威肋、，此时威肋、度较低的区域成为相对安全区. 　　2)火力威胁模型 　　火力威肋、要素作为无人机重要威肋、之一，其威肋、度相对较大，火力威肋、要素与火力中心区的位置、火力范围和周边地形有着密切的联系，火力威胁要素的建模和探测威肋、要素类似，但是，与探测威肋、模型不同，武器威肋、要素必须精确定位，否则边缘的离散数据值(或奇异值)平滑插值后可能导致预测失准，从而潜在的加大无人机的实际威肋. 　　3)地形威胁模型 　　DEM影像数据是航迹规划算法所需要的基础数据，根据规划区域内的DEM以及威肋、源信息就能计算出每个单元的威肋、估计值.同样，路径规划需要获知飞行轨迹的起始单元和目标单元坐标，然后根据飞行轨迹的起止点坐标选择处理合适大小的DEM影像. 　　除上述威肋、之外，环境威肋、因素还包括禁飞区威肋、、大气威肋、等，由于其威肋、范围不固定以及威肋、程度区别较大，需要根据实际情况进行建模. 　　1. 3空间综合威胁体及可飞行区域 　　各个威肋、体建模完成后，对规划区域栅格化为连续相邻的体元素单元，体元素由8个顶点构成，位于威肋、模型内的顶点，其顶点值为威肋、体的威肋、度，位于威肋、模型外的顶点，其顶点值为零，当顶点位于多个威胁模型内时，该点的顶点值为威胁度的叠加.空间综合威肋、体是由所有威肋、度不为0的顶点构成的