第七章任務(wù)規(guī)劃資料講解

第7章任務(wù)(rènwu)規(guī)劃第一頁，共19頁。任務(wù)規(guī)劃概念(gàiniàn)與功能

任務(wù)規(guī)劃的主要目標(biāo)是依據(jù)地形信息和執(zhí)行任務(wù)環(huán)境條件信息，綜合考慮無人機(jī)的性能、到達(dá)時(shí)間、耗能、威脅以及飛行區(qū)域等約束條件，為無人機(jī)規(guī)劃出一條或多條自出發(fā)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)航跡，保證無人機(jī)高效(ɡāoxiào)、圓滿地完成飛行任務(wù)，并安全返回基地。無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃（MissionPlanning）是指根據(jù)無人機(jī)需要完成的任務(wù)、無人機(jī)的數(shù)量以及攜帶任務(wù)載荷的類型，對(duì)無人機(jī)制定飛行(fēixíng)路線并進(jìn)行任務(wù)分配。第二頁，共19頁。任務(wù)(rènwu)規(guī)劃概念與功能

主要功能由于無人機(jī)對(duì)任務(wù)規(guī)劃的要求，需要更為詳細(xì)的飛行航跡信息、作用目標(biāo)和任務(wù)執(zhí)行信息。無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航與飛行控制的有效途徑，它在很大程度(chéngdù)上決定了無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)的效率。無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃需要實(shí)現(xiàn)以下功能：任務(wù)分配功能航跡規(guī)劃功能仿真演示功能第三頁，共19頁。約束條件與原則(yuánzé)約束條件:無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃需要考慮以下因素：飛行(fēixíng)環(huán)境限制無人機(jī)物理限制飛行(fēixíng)任務(wù)要求實(shí)時(shí)性要求第四頁，共19頁。無人機(jī)物理(wùlǐ)限制最小轉(zhuǎn)彎半徑：無人機(jī)飛行轉(zhuǎn)彎半徑將受到自身飛行性能限制(xiànzhì)，它限制(xiànzhì)無人機(jī)只能在特定的轉(zhuǎn)彎半徑范圍內(nèi)轉(zhuǎn)彎。最大俯仰角：上升(shàngshēng)和下滑的最大角度。最小航跡段長度：最小航跡段長度是指限制無人機(jī)在開始改變飛行姿態(tài)前必須直飛的最短距離。最低安全飛行高度：限制通過任務(wù)區(qū)域最低飛行高度，防止飛行高度過低而撞擊地面而墜毀。第五頁，共19頁。飛行任務(wù)(rènwu)要求航跡距離(jùlí)約束，限制航跡長度不大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的最大距離(jùlí)。固定的目標(biāo)進(jìn)入方向，確保無人機(jī)從特定(tèdìng)角度接近目標(biāo)。到達(dá)時(shí)間、進(jìn)入方向。第六頁，共19頁。實(shí)時(shí)性要求(yāoqiú)實(shí)時(shí)性要求，由于任務(wù)的不確定性，無人機(jī)常常需要臨時(shí)改變(gǎibiàn)飛行任務(wù)。無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)必須具備在線重規(guī)劃功能。第七頁，共19頁。原則(yuánzé)對(duì)航路(hánglù)點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整，使之滿足各種約束條件的需求。選用優(yōu)化準(zhǔn)則（如最短路徑分析）由計(jì)算機(jī)輔助生成飛行航線。用檢驗(yàn)準(zhǔn)則檢驗(yàn)航線上的每個(gè)點(diǎn)，若全部通過，則找到了一條可用的航線。第八頁，共19頁。分類與方法(fāngfǎ)-任務(wù)規(guī)劃分類從實(shí)施時(shí)間上劃分，任務(wù)規(guī)劃可以(kěyǐ)分為預(yù)先規(guī)劃和實(shí)時(shí)規(guī)劃。就任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)具備的功能而言，任務(wù)規(guī)劃可包含航跡規(guī)劃、任務(wù)分配規(guī)劃、數(shù)據(jù)鏈路規(guī)劃和系統(tǒng)保障與應(yīng)急預(yù)案規(guī)劃等，其中航跡規(guī)劃是任務(wù)規(guī)劃的主體和核心。第九頁，共19頁。分類與方法(fāngfǎ)-任務(wù)描述與分解第十頁，共19頁。航跡(hánɡjì)規(guī)劃無人機(jī)航跡規(guī)劃是任務(wù)規(guī)劃的核心內(nèi)容，需要綜合應(yīng)用導(dǎo)航技術(shù)、地理信息技術(shù)以及遠(yuǎn)程感知技術(shù)，以獲得全面詳細(xì)的無人機(jī)飛行現(xiàn)狀(xiànzhuàng)以及環(huán)境信息，結(jié)合無人機(jī)自身技術(shù)指標(biāo)特點(diǎn)，按照一定的航跡規(guī)劃方法，制定最優(yōu)或次優(yōu)路徑。因此，航跡規(guī)劃需要充分考慮電子地圖的選取、標(biāo)繪，航線預(yù)先規(guī)劃以及在線調(diào)整時(shí)機(jī)。第十一頁，共19頁。電子地圖功能：電子地圖在無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃中的作用是顯示無人機(jī)的飛行位置(wèizhi)、畫出飛行航跡、標(biāo)注規(guī)劃點(diǎn)以及顯示規(guī)劃航跡等顯示信息為三個(gè)方面：1無人機(jī)位置(wèizhi)和飛行航跡2無人機(jī)航跡規(guī)劃信息3輔助信息（圖元標(biāo)注）第十二頁，共19頁。地圖(dìtú)校準(zhǔn)由于加載的電子地圖與實(shí)際操作時(shí)的地理位置信息有偏差，需要在使用前對(duì)地圖進(jìn)行校準(zhǔn)。無人機(jī)在特定(tèdìng)區(qū)域內(nèi)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，只需首次對(duì)該區(qū)域地圖進(jìn)行校準(zhǔn)，此后在該區(qū)域執(zhí)行任務(wù)時(shí)，直接調(diào)用已校準(zhǔn)的地圖即可。第十三頁，共19頁。圖元標(biāo)注(biāozhù)場(chǎng)地標(biāo)注：起飛場(chǎng)地標(biāo)注、著陸場(chǎng)地標(biāo)注、應(yīng)急場(chǎng)地標(biāo)注、為操作員提供發(fā)射與回收以及應(yīng)急迫降的區(qū)域參考。警示標(biāo)注：飛行(fēixíng)區(qū)域內(nèi)重點(diǎn)目標(biāo)的標(biāo)注，如建筑物、禁飛區(qū)、人口密集區(qū)等影響飛行(fēixíng)安全的區(qū)域。任務(wù)區(qū)域標(biāo)注：無人機(jī)偵察監(jiān)視區(qū)域應(yīng)預(yù)先標(biāo)注，主要包括任務(wù)區(qū)域范圍、偵察監(jiān)視對(duì)象等。第十四頁，共19頁。航線(hángxiàn)規(guī)劃

航線(hángxiàn)規(guī)劃一般分兩步：

首先是飛行前預(yù)規(guī)劃，即根據(jù)既定任務(wù)，結(jié)合環(huán)境限制與飛行約束條件，從整體上制定最優(yōu)參考路徑并裝訂特殊任務(wù)；

其次是飛行過程中的重規(guī)劃，即根據(jù)飛行過程中遇到的突發(fā)狀況，如地形、氣象變化、未知限飛禁飛因素等，局部動(dòng)態(tài)的調(diào)整飛行路徑或改變動(dòng)作任務(wù)。

第十五頁，共19頁。航線(hángxiàn)規(guī)劃第十六頁，共19頁。應(yīng)急(yìngjí)航線任務(wù)規(guī)劃時(shí)還要考慮異常應(yīng)急措施，其主要目的是確保飛機(jī)安全返航，規(guī)劃一條安全返航通道和應(yīng)急迫降點(diǎn)，以及航線轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)策略（從航線上的任意點(diǎn)轉(zhuǎn)入安全返航通道或從安全返航通道轉(zhuǎn)向應(yīng)急迫降點(diǎn)或機(jī)場(chǎng)）。第十七頁，共19頁。無人機(jī)儀表(yíbiǎo)飛行無人機(jī)操作手利用飛行搖桿在姿態(tài)遙控或直接操作舵面方式下的飛行定義(dìngyì)為無人機(jī)的儀表飛行。第十八頁，共19頁。思考(sīkǎo)1、無人機(jī)系統(tǒng)任