基于人工势场法的航班局部路径规划PPT
1. 引言航班路径规划在航空领域中具有重要意义。航班着陆和起飞时的局部路径规划问题是其中一个关键的研究方向。相比全局路径规划，局部路径规划任务更加复杂，需...
1. 引言航班路径规划在航空领域中具有重要意义。航班着陆和起飞时的局部路径规划问题是其中一个关键的研究方向。相比全局路径规划，局部路径规划任务更加复杂，需要考虑飞机状态、环境障碍、动力学约束等多方面因素。本文将介绍一种基于人工势场法的航班局部路径规划方法，以提高航班飞行过程中的安全性和效率。2. 人工势场法概述人工势场法是一种常用的路径规划方法，通过定义各个环境因素对飞机路径的影响，将路径规划问题转化为求解势能最小化的问题。在航班局部路径规划中，通常将飞机视为一个质点，环境障碍物则看作是由势能场构成的势场，将其视为引力或斥力源。3. 航班局部路径规划步骤基于人工势场法的航班局部路径规划主要包括以下步骤：3.1 构建势能场首先，需要根据航班的具体情况构建势能场。势能场是由航空器、环境障碍物以及其他影响因素形成的。飞机身本身：通过定义引力场，使飞机趋向目标点，并且避免与其他飞机或地面障碍物碰撞。环境障碍物：通过定义斥力场，使飞机避开障碍物。3.2 势场叠加在构建好各个势能场后，需要将它们叠加形成总的势能场。一般情况下，总势能场等于各个势能场的代数和。3.3 势场更新势场的更新是根据飞机的当前位置进行的。一般来说，飞机位置发生变化时，需要更新总势能场，以便计算新的推力和航向角。3.4 路径搜索根据更新后的势能场，可以通过搜索算法（如A*算法）在势能场中搜索路径。搜索过程中，考虑飞机当前的位置、速度、加速度以及环境障碍物等因素，以找到一条安全且效率高的路径。3.5 路径跟踪最后，根据搜索得到的路径，通过控制飞机的航向角、推力和油门等参数，在指定的时间间隔内跟踪路径。4. 算法优缺点基于人工势场法的航班局部路径规划方法具有以下优点：考虑了环境障碍物的影响，能够避免碰撞和冲突。可以根据实时数据更新势能场，具有实时性。算法简单易懂，实现较为容易。然而，该方法也存在一些缺点：容易出现局部最小值陷阱。当势能场存在较复杂的形状时，可能导致路径搜索陷入局部最小值，从而无法找到全局最优路径。势场的构建和更新需要耗费一定的计算资源。对于复杂的飞行场景，可能需要进一步改进算法，以提高搜索效率和准确性。5. 结论基于人工势场法的航班局部路径规划是一种重要的航空领域研究方向。通过构建和更新势能场，可以避免飞机与障碍物的碰撞，提高航班飞行的安全性和效率。然而，该方法也存在一些挑战，需要进一步改进和优化。未来的研究应该注重算法的改进，并结合其他路径规划方法，以提高航班路径规划的准确性和效率。
