[發明專利]一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法在審
| 申請號： | 201810926305.3 | 申請日： | 2018-08-15 |
| 公開（公告）號： | CN108955694A | 公開（公告）日： | 2018-12-07 |
| 發明（設計）人： | 龍騰;王生印;徐廣通;王祝 | 申請（專利權）人： | 北京理工大學 |
| 主分類號： | G01C21/20 | 分類號： | G01C21/20 |
| 代理公司： | 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639 | 代理人： | 王民盛 |
| 地址： | 100081 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 地面單元 協同 生存能力 路徑規劃 衛星偵察 路徑規劃問題 偵察 策略改進 交通路網 快速規劃 路徑生成 任務規劃 系統整體 概率 求解 路網 算法 | ||
1.一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法，其特征在于：包括如下步驟：
步驟一：輸入路網模型信息、偵察衛星模型信息、地面單元參數信息、任務信息和協同路徑規劃方法參數信息；
步驟二：針對多地面單元預先協同路徑規劃問題，基于A*算法為各地面單元進行序列路徑規劃，并引入離散抵達策略，降低各地面單元被發現的總體概率；
步驟三：各地面單元按照步驟二中得到的預先路徑規劃結果進行機動，并將各地面單元當前位置與該時刻偵察衛星的星下點位置進行對比，進而根據偵察衛星對地觀測視場的幅寬判斷地面單元是否位于偵察衛星的覆蓋范圍之內，若是，執行步驟四，否則，執行步驟六；
步驟四：若當前時刻任一地面單元處于衛星偵察的范圍內，根據建立的偵察概率模型對該單元是否被發現進行隨機抽樣，若隨機抽樣結果存在地面單元被偵察衛星發現的情況，執行步驟五，否則執行步驟六；
步驟五：當任一地面單元被偵察衛星發現后，則判斷該地面單元所處位置及其周邊地區不再安全，并按照實時離散策略對其余地面單元進行動態路徑重規劃，在線規劃出遠離危險區域的機動路徑；
步驟六：判斷是否所有地面單元都已抵達目標任務區域，若是，則輸出各地面單元生存結果及任務執行情況，否則，返回步驟三。
2.如權利要求1所述的一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法，其特征在于：還包括步驟七：在滿足路網約束的條件下，按照步驟一至步驟六規劃出的多地面單元協同路徑進行機動，能夠使不同地面單元之間保持適當的空間距離，避免同時被偵察衛星發現，并有效增強多地面單元系統整體的生存能力。
3.如權利要求1或2所述的一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法，其特征在于：步驟一具體時間實現方法如下，
所述的路網模型信息包括道路節點的位置、編號及其之間的路徑代價；所述的偵察衛星模型信息包括遠地點高度、近地點高度、軌道傾角、升交點赤經、重返周期、地面視場幅寬以及偵察開始時刻，用來輸出任意時刻衛星的星下點軌跡和偵察范圍；所述的地面單元參數信息包括地面單元的數量、位置編號和速度；所述的任務信息包括任務區域的位置編號以及任務區域與地面單元的匹配關系；所述的協同路徑規劃方法參數信息包括A*算法的啟發項權重因子和路徑代價放大系數。
4.如權利要求3所述的一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法，其特征在于：步驟二的具體實現方法如下：
步驟2.1：針對多地面單元預先協同路徑規劃問題，并根據任務區域與地面單元的匹配關系，使用A*算法為第k個地面單元預先規劃出抵達任務區域的路徑；
步驟2.2：判斷是否所有地面單元都已完成路徑規劃，若是，輸出當前規劃結果并退出，否則執行步驟2.3；
步驟2.3：引入離散抵達策略，所述的離散抵達策略即通過路徑代價放大系數乘以第k個地面單元所經過路徑的代價值，得到新的路徑代價矩陣，并令k＝k+1，返回步驟2.1；通過離散抵達策略能夠使各地面單元之間保持空間距離，避免同時處于衛星偵察的范圍，從而降低各地面單元被發現的總體概率；
所述步驟2.1中所調用的A*算法是一種啟發式最短路徑搜索算法，通過設定估價函數f(x)，在搜索過程中的每一步，尋找估價函數數值最低的節點作為下一個擴展節點，直到抵達目標節點為止；估價函數的定義為：
其中，g(x)為起始點到當前節點x之間已通過路徑的代價總和，h(x)為A*算法的啟發式評價指標，所述的評價指標為當前路徑節點至目標點的歐氏距離，ε為啟發項權重，Li為第i段路徑的長度，m為已經過路徑的段數，t為目標節點。
5.如權利要求4所述的一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法，其特征在于：步驟四所述所述偵察概率模型為：
其中，n為地面單元機動過程中衛星偵察區域覆蓋單元的總次數，gj為地面單元第j次處于衛星偵察范圍時被發現的概率，V為偵察衛星星下點在地面的運動速度、W為探測寬度，tj為偵察衛星第j次覆蓋地面單元的持續探測時間，A為偵察區域的面積。
6.如權利要求5所述的一種面向生存能力增強的多地面單元協同路徑規劃方法，其特征在于：步驟五的具體實現方法如下，
步驟5.1：當任一地面單元被偵察衛星發現后，根據被偵察衛星發現的地面單元位置信息，引入實時離散策略，即通過路徑放大系數乘以前一時刻被發現地面單元預設半徑范圍內的路網代價，實現對路網代價矩陣的更新；
步驟5.2：以各地面單元當前位置為起點，按照步驟二為其余地面單元重新進行序列路徑規劃，動態規劃出遠離危險區域的機動路徑。
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