[發(fā)明專利]一種面向生存能力增強(qiáng)的多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810926305.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN108955694A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍騰;王生印;徐廣通;王祝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 北京理工正陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

本發(fā)明公開的一種面向生存能力增強(qiáng)的多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃方法，屬于任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法為：針對(duì)衛(wèi)星偵察環(huán)境下的多地面單元協(xié)同路徑生成問題，分別建立交通路網(wǎng)模型和衛(wèi)星偵察模型，并使用基于協(xié)同離散策略改進(jìn)的A*算法對(duì)多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃問題進(jìn)行求解，得到被偵察概率較小的協(xié)同機(jī)動(dòng)路徑，從而提升多地面單元系統(tǒng)整體的生存能力。所述的協(xié)同離散策略包括離散抵達(dá)策略和實(shí)時(shí)離散策略。本發(fā)明能夠根據(jù)實(shí)際任務(wù)需要，在滿足路網(wǎng)約束的條件下，實(shí)現(xiàn)多地面單元機(jī)動(dòng)路徑的快速規(guī)劃，具有被偵察概率低、能夠增強(qiáng)地面單元生存能力的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種面向生存能力增強(qiáng)的多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃方法，屬于任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著以航空航天技術(shù)為代表的高新技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，各主要強(qiáng)國(guó)均已具備強(qiáng)大的衛(wèi)星偵察和遠(yuǎn)程精確打擊能力，使得以各種機(jī)動(dòng)車輛為代表的地面單元系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)過程中受到越來越大的威脅。地面單元執(zhí)行任務(wù)時(shí)，通常需要由待機(jī)區(qū)域通過機(jī)動(dòng)抵達(dá)目標(biāo)部署區(qū)域執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，若在機(jī)動(dòng)過程中被偵察衛(wèi)星探測(cè)發(fā)現(xiàn)，則可能遭受敵方精確打擊武器的襲擊，導(dǎo)致生存能力降低甚至任務(wù)失敗。為了提升地面單元的生存能力，保障既定任務(wù)的成功完成，在為地面單元進(jìn)行機(jī)動(dòng)路徑規(guī)劃時(shí)，需要充分考慮衛(wèi)星偵察因素的影響，降低機(jī)動(dòng)過程中被衛(wèi)星偵察發(fā)現(xiàn)的概率。同時(shí)，針對(duì)多地面單元共同執(zhí)行任務(wù)的情況，還需考慮并利用地面單元機(jī)動(dòng)路徑之間的協(xié)同作用，提升系統(tǒng)整體的生存能力。

傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法主要有智能優(yōu)化算法和啟發(fā)式圖搜索算法。智能優(yōu)化算法一般通過在規(guī)劃空間生成大量備選路徑，并根據(jù)任務(wù)需求設(shè)定路徑的適應(yīng)度函數(shù)，通過優(yōu)化過程篩選出性能指標(biāo)最優(yōu)的路徑作為最終結(jié)果。然而，由于智能優(yōu)化算法計(jì)算量隨問題維數(shù)的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)，難以解決多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃的問題。以A*算法為代表的啟發(fā)式圖搜索算法通過在節(jié)點(diǎn)代價(jià)函數(shù)中引入啟發(fā)項(xiàng)信息，省略了大量無謂的搜索路徑，提高了搜索效率，能夠快速得到較優(yōu)的路徑，因而在工程上應(yīng)用最為廣泛。

對(duì)于衛(wèi)星偵察環(huán)境下多地面單元，雖然能夠通過A*算法快速規(guī)劃出各自的最短任務(wù)路徑，但由于其未考慮衛(wèi)星偵察因素和地面單元之間的影響，若沿該路徑抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，則有較大的概率被偵察衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致地面單元系統(tǒng)的整體生存能力降低，甚至任務(wù)失敗。因此，必須面向生存能力增強(qiáng)的需求為多地面單元規(guī)劃出被偵察概率最小的協(xié)同抵達(dá)路徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開的一種面向生存能力增強(qiáng)的多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃方法要解決的技術(shù)問題為：根據(jù)實(shí)際任務(wù)需要，基于協(xié)同離散策略對(duì)A*算法進(jìn)行改進(jìn)，在滿足路網(wǎng)約束的條件下，實(shí)現(xiàn)多地面單元機(jī)動(dòng)路徑的快速規(guī)劃，具有被偵察概率低、能夠增強(qiáng)地面單元生存能力的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明公開的一種面向生存能力增強(qiáng)的多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃方法，針對(duì)衛(wèi)星偵察環(huán)境下的多地面單元協(xié)同路徑生成問題，分別建立交通路網(wǎng)模型和衛(wèi)星偵察模型，并使用基于協(xié)同離散策略改進(jìn)的A*算法對(duì)多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃問題進(jìn)行求解，得到被偵察概率較小的協(xié)同機(jī)動(dòng)路徑，從而提升多地面單元系統(tǒng)整體的生存能力。所述的協(xié)同離散策略包括離散抵達(dá)策略和實(shí)時(shí)離散策略。

本發(fā)明公開的一種面向生存能力增強(qiáng)的多地面單元協(xié)同路徑規(guī)劃方法，包括如下步驟：

步驟一：輸入路網(wǎng)模型信息、偵察衛(wèi)星模型信息、地面單元參數(shù)信息、任務(wù)信息和協(xié)同路徑規(guī)劃方法參數(shù)信息。

所述的路網(wǎng)模型信息包括道路節(jié)點(diǎn)的位置、編號(hào)及其之間的路徑代價(jià)。所述的偵察衛(wèi)星模型信息包括遠(yuǎn)地點(diǎn)高度、近地點(diǎn)高度、軌道傾角、升交點(diǎn)赤經(jīng)、重返周期、地面視場(chǎng)幅寬以及偵察開始時(shí)刻，用來輸出任意時(shí)刻衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡和偵察范圍。所述的地面單元參數(shù)信息包括地面單元的數(shù)量、位置編號(hào)和速度。所述的任務(wù)信息包括任務(wù)區(qū)域的位置編號(hào)以及任務(wù)區(qū)域與地面單元的匹配關(guān)系。所述的協(xié)同路徑規(guī)劃方法參數(shù)信息包括A*算法的啟發(fā)項(xiàng)權(quán)重因子和路徑代價(jià)放大系數(shù)。