[發(fā)明專利]多機(jī)協(xié)同打擊的快速航跡規(guī)劃方法、裝置及計(jì)算機(jī)設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110153486.2
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112947555B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳清陽;王玉杰;辛宏博;魯亞飛;賈高偉;朱炳杰;王鵬;唐鐘南;包慧娟;周笑顏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種多機(jī)協(xié)同打擊的快速航跡規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取打擊目標(biāo)的信息和N架無人機(jī)的初始狀態(tài)；

根據(jù)所述打擊目標(biāo)的信息和預(yù)設(shè)半徑，確定目標(biāo)防御系統(tǒng)的防御范圍；

根據(jù)預(yù)定的角度分辨率，得到過渡目標(biāo)狀態(tài)數(shù)量M，在所述目標(biāo)防御系統(tǒng)的防御范圍的水平投影面內(nèi)確定M個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)；

根據(jù)N架無人機(jī)的初始狀態(tài)與M個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)，采用Dubins曲線的形式，計(jì)算得到連接任意初始狀態(tài)和任意過渡目標(biāo)狀態(tài)的四種Dubins曲線；在連接每一個(gè)初始狀態(tài)和每一個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)的四種Dubins曲線中選擇長度最短的曲線，并保存長度最短的曲線的長度，得到一個(gè)N*M階數(shù)字矩陣w_jg,1≤j≤N,1≤g≤M，和相應(yīng)的N*M條Dubins曲線f_ij-fg；

在N*M階數(shù)字矩陣中按照初始狀態(tài)到過渡目標(biāo)狀態(tài)Dubins曲線最短的原則進(jìn)行查找，得到N架無人機(jī)的初始狀態(tài)、N架無人機(jī)對應(yīng)的N個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)以及每架無人機(jī)的初始狀態(tài)到對應(yīng)的過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑組成的結(jié)構(gòu)數(shù)組[p_i'j,p_f'j,f_i'j-f'j],1≤j≤N；其中p_i'j代表第j架無人機(jī)的初始狀態(tài)，p_f'j代表第j架無人機(jī)對應(yīng)的過渡目標(biāo)狀態(tài)，f_i'j-f'j代表第j架無人機(jī)的初始狀態(tài)到第j架無人機(jī)對應(yīng)的過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑；

在所述結(jié)構(gòu)數(shù)組中的N條最短可行路徑f_i'j-f'j，1≤j≤N的長度中進(jìn)行最大值查找，將得到的最大值作為參考航線的長度；

根據(jù)所述結(jié)構(gòu)數(shù)組中的N架無人機(jī)的初始狀態(tài)和對應(yīng)N架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)、參考航線的長度以及Dubins曲線的長度與圓弧半徑的關(guān)系，以N條最短可行路徑均與所述參考航線的長度一致為依據(jù)，計(jì)算得到N架無人機(jī)的期望航線；

根據(jù)所述期望航線，對N架無人機(jī)的期望航線進(jìn)一步空間分層，用于實(shí)際的無人機(jī)飛行控制；

其中：在N*M階數(shù)字矩陣中按照初始狀態(tài)到過渡目標(biāo)狀態(tài)Dubins曲線最短的原則進(jìn)行查找，得到N架無人機(jī)的初始狀態(tài)、N架無人機(jī)對應(yīng)的N個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)以及每架無人機(jī)的初始狀態(tài)到對應(yīng)的過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑組成的結(jié)構(gòu)數(shù)組[p_i'j,p_f'j,f_i'j-f'j],1≤j≤N，包括：

設(shè)置結(jié)構(gòu)數(shù)組為空，所述結(jié)構(gòu)數(shù)組為[p_i'd,p_f'd,f_i'd-f'd]，其中：p_i'd代表第d架無人機(jī)的初始狀態(tài)；p_f'd代表第d架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)；f_i'd-f'd代表從第d架無人機(jī)的初始狀態(tài)到第d架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑；

在所述N*M階數(shù)字矩陣中進(jìn)行最小值搜索，得到N*M階數(shù)字矩陣的最小值w_ab；

根據(jù)所述N*M階數(shù)字矩陣的最小值w_ab在所述N*M階數(shù)字矩陣中所處的行和列，確定對應(yīng)第a架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)p_fb，所述第a架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)的方位角為

根據(jù)第a架無人機(jī)的初始狀態(tài)p_ia以及第a架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)p_fb，確定從第a架無人機(jī)的初始狀態(tài)p_ia到第a架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)p_fb的最短可行路徑f_ia-fb；

將第a架無人機(jī)的初始狀態(tài)p_ia以及第a架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)p_fb以及從第a架無人機(jī)的初始狀態(tài)p_ia到第a架無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)p_fb的最短可行路徑f_ia-fb保存為所述結(jié)構(gòu)數(shù)組的第一個(gè)元素[p_i'1,p_f'1,f_i'1-f'1]；

將所述N*M階數(shù)字矩陣中的第a行和第b列刪除，得到(N-1)*(M-1)階數(shù)字矩陣；

設(shè)置查詢次數(shù)k，k為大于等于1的整數(shù)；

以為起始方位角，相隔確定一個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)的方位角根據(jù)過渡目標(biāo)狀態(tài)的方位角除以角度分辨率，并進(jìn)行取整操作，得到待查找的列號；

在(N-k)*(M-k)階數(shù)字矩陣中所述待查找的列號對應(yīng)的列中進(jìn)行最小值查找，得到待查找列最小值；

根據(jù)所述待查找列最小值的行號確定方位角對應(yīng)的無人機(jī)；

根據(jù)所述待查找列最小值確定方位角對應(yīng)的無人機(jī)的初始狀態(tài)到對應(yīng)過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑；

將方位角對應(yīng)的無人機(jī)的初始狀態(tài)、所述方位角對應(yīng)的無人機(jī)的過渡目標(biāo)狀態(tài)、所述方位角對應(yīng)的無人機(jī)的初始狀態(tài)到對應(yīng)過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑保存為所述結(jié)構(gòu)數(shù)組的第k+1個(gè)元素[p_i'k+1,p_f'k+1,f_i'k+1-f'k+1]；

將(N-k)*(M-k)數(shù)字矩陣中所述待查找列最小值所在的行和列刪除，得到一個(gè)(N-k-1)*(M-k-1)的矩陣；

當(dāng)查找次數(shù)滿足預(yù)先設(shè)置的查找輸出條件時(shí)，查找停止；得到N架無人機(jī)的初始狀態(tài)、N架無人機(jī)對應(yīng)的N個(gè)過渡目標(biāo)狀態(tài)以及每架無人機(jī)的初始狀態(tài)到對應(yīng)的過渡目標(biāo)狀態(tài)的最短可行路徑組成的結(jié)構(gòu)數(shù)組[p_i'j,p_f'j,f_i'j-f'j],1≤j≤N；所述預(yù)先設(shè)置的查找輸出條件為k＝N-1。