无人机任务规划目标
无人机任务规划(Mission Planning)是指根据无人机需要完成的任务、无人机的数量以及携带任务载荷的类型,对无人机制定飞行路线并进行任务分配。
任务规划的主要目标是依据地形信息和执行任务的环境条件信息,综合考虑无人机的性能、到达时间、耗能、威胁以及飞行区域等约束条件,为无人机规划出一条或多条自出发点到目标点的最优或次优航迹,保证无人机高效、圆满地完成飞行任务,并安全返回基地。
任务分配
充分考虑无人机自身性能和携带载荷的类型,可在多任务、多目标情况下协调无人机及其载荷资源之间的配合,以最短时间以及最小代价完成既定任务。
航迹规划
在无人机避开限制风险区域以及油耗最小的原则上,制定无人机的起长、着陆、接近监测点、监测区域、离开监测点、返航及应急飞行等任务过程的飞行航迹。
仿真演示
能够实现飞行仿真演示、环境威胁演示、监测效果演示,以便地面操作人员为执行任务选取最佳方案。

飞行环境限制
无人机在执行任务时,应尽量避开禁飞区、障碍物、险恶地形等复杂地理环境的限制。此外,应充分考虑飞行区域内大风、雨雪、云雾等气象因素的制约。
无人机物理限制
最小转弯半径:无人机飞行转弯时受到自身飞行性能限制,只能在特定的转弯半径范围内转弯。
最大俯仰角:限制了航迹在垂直平面内上升和下滑的最大角度。
最小航迹段长度:最小航迹段长度是指限制无人机在开始改变飞行姿态前必须直飞的最短距离。
最低安全飞行高度:限制通过任务区域最低飞行高度,防止飞行高度过低而撞击地面,导致坠毁。
飞行任务要求
无人机具体执行的飞行任务主要包括到达时间和目标进入方向等,需满足如下要求:
1、航迹距离约束,限制航迹长度不大于预先设定的最大距离;
2、固定的目标进入方向,确保无人机从特定角度接近目标。
实时性要求
当预先具备完整精确的环境信息时,可一次性规划自起点到终点的最优航迹。而实际情况是难以保证获得的环境信息不发生变化;另一方面,由于任务的不确定性,无人机常常需要临时改变飞行任务。在环境变化区域不大的情况下,可通过局部更新的方法进行航迹的在线重规划;而当环境变化区域较大时,无人机任务规划系统则必须具备在线重规划功能。
无人机任务规划选用优化准则(如最短路径分析),由计算机辅助生成飞行航线,用检验准则检验航线上的每个点,若全部通过,则找到了一条可用的航线。
从实施时间上划分,任务规划可以分为预先规划(预规划)和实时规划(重规划)。
以任务规划系统具备的功能划分,任务规划可包含航迹规划、任务分配规划、数据链路规划与系统保障和应急预案规划等,其中航迹规划是任务规划的主体和核心。
预先规划
在无人机执行任务前,由地面控制站制定,主要是综合任务要求、地理环境和无人机任务载荷等因素进行规划,其特点是约束和飞行环境给定,规划的主要目的是通过选用合适的算法谋求全局最优飞行航迹。
实时规划
实时规划是在无人机飞行过程中,根据实际的飞行情况和环境的变化制定出一条可飞航迹,包括对预先规划的修改,以及选择应急的方案,其特点是约束和飞行环境实时变化。任务规划系统需综合考量威胁,航程、约束等多种条件,采用快速航迹规划算法生成飞行器的安全飞行航迹。任务规划系统需具备较强的信息处理能力并具有一定的辅助决策能力。