华东计算技术研究所(中国电子科技集团公司第三十二研究所)黄子君获国家专利权
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龙图腾网获悉华东计算技术研究所(中国电子科技集团公司第三十二研究所)申请的专利一种基于改进A*算法的飞行航线规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119809066B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411666129.6,技术领域涉及:G06Q10/047;该发明授权一种基于改进A*算法的飞行航线规划方法是由黄子君;徐文远;沈晨;胡斌;贺培超设计研发完成,并于2024-11-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于改进A*算法的飞行航线规划方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于改进A*算法的飞行航线规划方法,包括以下步骤:根据给定的地图数据建立合适的空间栅格模型,确定最小栅格的大小;根据给定的威胁数据,为威胁覆盖的栅格赋值;地形威胁的栅格赋值为1,雷达或防空武器威胁的栅格赋值0,1,无威胁的栅格赋值为0;确定起始点所在的栅格为起始节点,目标点所在的栅格为目标节点;建立open表和close表;把起始节点放入到open表中,开始寻找;循环执行下面的扩展节点和查找节点步骤:解决了传统的A*算法在飞行航线规划技术应用中出现的二维研究、代价值和节点扩展的局限性问题,考虑三维空间中的威胁因素及飞机机动性能,规划出符合条件的飞行三维航线,将自动的在最短路径和通过风险区域之间取得平衡。
本发明授权一种基于改进A*算法的飞行航线规划方法在权利要求书中公布了:1.一种基于改进A算法的飞行航线规划方法,其特征在于,包括以下步骤: 第一步:根据给定的地图数据建立合适的空间栅格模型,确定最小栅格的大小; 第二步:根据给定的威胁数据,为威胁覆盖的栅格赋值;地形威胁的栅格赋值为1,雷达或防空武器威胁的栅格赋值0,1,无威胁的栅格赋值为0; 第三步:确定起始点所在的栅格为起始节点,目标点所在的栅格为目标节点;建立open表和close表; 第四步:把起始节点放入到open表中,开始寻找; 第五步:循环执行下面的扩展节点和查找节点步骤: S5.1:弹出open表中的第一个节点,这个节点也是代价函数值最小的一个节点,把该节点记为节点A; S5.2:把节点A放入close表中,表示节点A为当前正在搜索的节点; S5.3:扩展节点A周围的3个相邻节点;对每一个相邻节点,首先判断该节点所在的栅格是否为1,如果为1,表示该节点不可通过,不再扩展该节点;如果该节点所在栅格为0,1,代表该节点可以通过,也就是该节点可以被扩展;把被扩展的这个节点记为B,其代价函数为;对节点B的操作分为以下三种情况: 情况1:如果节点B已经出现在open表中,说明节点B已经经由其他节点扩展到了,此时需要判断节点B经由哪个节点扩展更好,然后在open表中保存最好的一次扩展;判断如下:分别用和表示新扩展节点B代价函数值和已扩展节点B的代价函数值;如果,说明当前对节点B的扩展优于以前对节点B的扩展,用新的节点B代价函数值更新open表中老的节点B代价函数值,并把open表中节点B的父节点改为节点A,重新排序open表;如果,不对open表中的节点B做任何更改; 情况2:如果节点B已经出现在close表中,说明节点不仅已经经由其他节点扩展到了,而且还在迭代过程中被查找到过,这时需要判断是当前到达节点B的方式代价更小还是以前搜寻到节点B的方式代价更小;判断方式与情况1相同,只不过,如果,不仅需要更新节点B的代价函数值和对应的父节点,还要把节点B从close表中移除,重新加入到open表中,并对open表进行排序; 情况3:如果节点B既没有出现在open表也没有出现在close表中,说明节点B是一个新扩展的节点,把新扩展的节点B加入到open表中,重新排序open表; S5.4:如果从open表中弹出的节点是目标节点,表明已经找到一条安全从起始点到达目标点的路径,终止第五步的循环; S5.5:从目标节点开始,通过每个节点的父节点向上回溯,直接回溯到起始节点,可以得到从起始节点到目标节点路径上的全部节点;回溯过程中,如果多个节点在同一条直线上,只保存这条直线上两端的节点,最终生成包含起始点、目标点和飞行拐点的航线;删除open表和close表,算法结束; S5.6:如果一直到open表为空,都不曾弹出目标节点,说明不存在一条从起始节点到目标节点的路径,删除open表和close表,算法结束; 改进A算法需建立评价函数: 为代价函数,表示从起始点到当前节点所花费的代价,起始点处的实际花费代价为0;改进A算法的代价函数如下式所示: 其中; 以三邻域节点扩散图为例,将节点B设为起始点;当扩散节点是D和E时,与B是同边相邻关系;当扩散节点是C时,与B是对角相邻关系;采用常数10和14是因为计算机处理整数数据更快; 为启发函数,表示从当前节点到目标节点可能需要花费的代价值,体现了代价函数的启发信息;改进A算法的启发函数如下式所示: 式中,表示当前节点的位置,,表示目标节点的位置,乘10以抵消代价函数扩大10倍带来的影响; 表示当前节点的威胁值,表示距离代价的权重,表示威胁代价的权重,通过调整的大小决定在寻路过程中安全和距离的重要性; 为评价函数,表示从起始节点开始,经由节点,最终达到目标节点所需要的代价值,对的大小做出比较,选取最小的节点作为有效节点。
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