本發(fā)明涉及飛行器運(yùn)行軌跡分析領(lǐng)域，具體涉及一種面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)分段提取方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、飛行器在執(zhí)行任務(wù)過程中，其運(yùn)行軌跡包含了豐富的動(dòng)態(tài)信息。對(duì)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分段提取，可以幫助分析飛行器的飛行狀態(tài)、優(yōu)化飛行路徑規(guī)劃，并為機(jī)器學(xué)習(xí)模型提供更高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。

2、已有研究中，中國(guó)專利“一種空地協(xié)同巡檢方法及系統(tǒng)”（公開號(hào)：cn115146882a，公開日：2022年9月6日），根據(jù)若干監(jiān)控區(qū)進(jìn)行自動(dòng)化最短路徑生成并根據(jù)無人機(jī)續(xù)航里程進(jìn)行最短路徑的劃段，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)增刪后的自動(dòng)化監(jiān)控飛行軌跡分段，同時(shí)能依據(jù)無人機(jī)有效里程進(jìn)行動(dòng)態(tài)合理劃分，使得空地協(xié)同巡檢方案得到自動(dòng)規(guī)劃與執(zhí)行；中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)“一種飛行軌跡的確定方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)”（公開號(hào)：cn118089718a，公開日：2024年5月28日），從所述規(guī)劃飛行軌跡集中確定中間飛行軌跡，將所述中間飛行軌跡轉(zhuǎn)換至所述三維笛卡爾坐標(biāo)系，得到目標(biāo)飛行軌跡；中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)“無人機(jī)飛行軌跡的確定方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)”（公開號(hào)：cn116382347a，公開日：2023年7月4日），基于障礙物各頂點(diǎn)地面坐標(biāo)與目標(biāo)區(qū)域各頂點(diǎn)地面坐標(biāo)，利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)移矩陣確定預(yù)設(shè)飛行軌跡各時(shí)刻位置點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)來計(jì)算魯棒度分?jǐn)?shù)從而確定飛行軌跡。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于飛行器軌跡的分段方法多依賴于粗糙的預(yù)設(shè)規(guī)則，不能有效反映飛行過程中狀態(tài)的精細(xì)變化，導(dǎo)致分段的準(zhǔn)確性不足，不能很好地滿足機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的需求。

4、因此，亟需一種能夠基于飛行器軌跡中的速度、加速度和航向角變化，自動(dòng)識(shí)別突變點(diǎn)的精細(xì)化分段提取方法，為后續(xù)的飛行軌跡優(yōu)化及機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練提供支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)化分段提取方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠通過從飛行日志中讀取速度、加速度和航向角等參數(shù)，自動(dòng)識(shí)別飛行器軌跡中的突變點(diǎn)，并進(jìn)行精細(xì)化分段。

2、技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、第一方面，提供一種面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)分段提取方法，該方法包括以下步驟：

4、（1）獲取飛行軌跡數(shù)據(jù)；

5、（2）根據(jù)設(shè)定突變點(diǎn)規(guī)則判斷突變點(diǎn)，并以突變點(diǎn)作為分段點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行軌跡數(shù)據(jù)的分段提取。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，飛行軌跡數(shù)據(jù)至少包括各軌跡點(diǎn)的飛行速度、加速度以及航向角。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，按時(shí)間先后順序遍歷飛行軌跡數(shù)據(jù)中所有軌跡點(diǎn)，根據(jù)以下設(shè)定突變點(diǎn)規(guī)則判定突變點(diǎn)：

8、當(dāng)軌跡點(diǎn) i與前一個(gè)突變點(diǎn)距離大于或等于單段軌跡最大值時(shí)，判定軌跡點(diǎn) i為突變點(diǎn)；

9、當(dāng)軌跡點(diǎn) i與前一個(gè)突變點(diǎn)距離小于單段軌跡最大值，且軌跡點(diǎn) i的軌跡變化量大于等于軌跡變化閾值時(shí)，判定軌跡點(diǎn) i為突變點(diǎn)；

10、否則，軌跡點(diǎn) i不為突變點(diǎn)。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，單段軌跡最大值設(shè)定為：

12、

13、其中， l max為單段軌跡最大值， v avg為飛行軌跡數(shù)據(jù)中的平均速度， k v為與飛行環(huán)境和任務(wù)要求相關(guān)的系數(shù)，[·]?表示取整。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，軌跡點(diǎn)的軌跡變化量計(jì)算公式為：

15、

16、其中， j( i)為軌跡點(diǎn) i的軌跡變化量，δvi、δai和δθi分別表示軌跡點(diǎn) i的速度變化量、加速度變化量和航向角變化量， w1、 w2和 w3分別為δvi、δai和δθi的權(quán)重系數(shù)。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，軌跡變化閾值設(shè)定為：

18、

19、其中， j threshold為軌跡變化閾值，σv、σa、σθ分別為飛行速度、加速度和航向角的標(biāo)準(zhǔn)差， c1、 c2、 c3分別為σv、σa、σθ的權(quán)重系數(shù)。

20、第二方面，還提供一種面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)分段提取裝置，包括：

21、數(shù)據(jù)獲取單元，用于從飛行日志中獲取飛行軌跡數(shù)據(jù)；

22、突變點(diǎn)判定單元，用于判定飛行軌跡數(shù)據(jù)中的突變點(diǎn)；

23、分段提取單元，用于以突變點(diǎn)作為分段點(diǎn)，對(duì)飛行軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分段提取。

24、第三方面，還提供一種飛行器運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)集的處理方法，所述飛行器運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)集用于基于機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行飛行器運(yùn)行軌跡規(guī)劃的模型訓(xùn)練，該方法的具體步驟如下：

25、1)?采用如上所述的分段提取方法對(duì)飛行器運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)集中的每一條飛行器運(yùn)行軌跡進(jìn)行分段提??；

26、2)由步驟1)提取到的分段軌跡構(gòu)成新的數(shù)據(jù)集，作為基于機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行飛行器運(yùn)行軌跡規(guī)劃的模型的訓(xùn)練樣本。

27、第四方面，還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述分段提取方法的步驟。

28、第五方面，還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述分段提取方法的步驟。

29、有益效果：本發(fā)明提供的面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)化分段提取方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，可以通過從飛行日志中獲取飛行器的速度、加速度和航向角等數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算每一時(shí)刻的軌跡變化量，并基于標(biāo)準(zhǔn)差和閾值判斷飛行器的突變點(diǎn)，進(jìn)行精細(xì)化的分段提取。該方法具備高度自適應(yīng)性，可以根據(jù)不同飛行任務(wù)的需求調(diào)整軌跡分段策略，滿足多種飛行環(huán)境和飛行器類型的要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能更精確地捕捉飛行器在任務(wù)執(zhí)行過程中狀態(tài)的突變點(diǎn)，從而令分段結(jié)果更具準(zhǔn)確性和代表性，同時(shí)能為機(jī)器學(xué)習(xí)模型提供更高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，提升模型對(duì)飛行器路徑規(guī)劃、動(dòng)態(tài)變化預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

技術(shù)特征：

1.面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)分段提取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，飛行軌跡數(shù)據(jù)至少包括各軌跡點(diǎn)的飛行速度、加速度以及航向角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按時(shí)間先后順序遍歷飛行軌跡數(shù)據(jù)中所有軌跡點(diǎn)，根據(jù)以下設(shè)定突變點(diǎn)規(guī)則判定突變點(diǎn)：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，單段軌跡最大值設(shè)定為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，軌跡點(diǎn)的軌跡變化量計(jì)算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，軌跡變化閾值設(shè)定為：

7.面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)分段提取裝置，其特征在于，包括：

8.一種飛行器運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)集的處理方法，所述飛行器運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)集用于基于機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行飛行器運(yùn)行軌跡規(guī)劃的模型訓(xùn)練，其特征在于，該方法的具體步驟如下：

9.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至6中任一所述?分段提取方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至6中任一所述分段提取方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種面向機(jī)器學(xué)習(xí)的飛行器運(yùn)行軌跡精細(xì)化分段提取方法、裝置、設(shè)備及儲(chǔ)存介質(zhì)，方法包括：從飛行日志中獲取飛行器的速度、加速度、航向角等參數(shù)；計(jì)算單段軌跡最大值；計(jì)算每一軌跡點(diǎn)的軌跡變化量；計(jì)算軌跡變化閾值；判斷突變點(diǎn)并進(jìn)行精細(xì)化分段。本發(fā)明提供的方法綜合考慮了速度、加速度和航向角的變化，能夠精準(zhǔn)識(shí)別飛行軌跡中的狀態(tài)突變點(diǎn)，自動(dòng)完成分段提取。該方法有效提升了飛行軌跡分析的精度，為機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)適應(yīng)不同飛行任務(wù)的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：李霓,董長(zhǎng)印,鄭言,張卓,蔣漢杰,潘宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15