多传感器协同探测任务规划方法技术

本发明专利技术公开了一种多传感器协同探测任务规划方法，包括以下步骤，步骤一，信息处理，获取每个已被探测的空中目标的估计航迹和运动信息，筛选各传感器探测的空中目标，计算各传感器对其探测的空中目标的探测时段；步骤二，探测任务分解，将各传感器对其探测的空中目标的探测时段合并形成多传感器的全局探测时段；步骤三，建立跟踪资源分配决策矩阵；对于全局探测时段的每一个子时段，建立多传感器的跟踪资源分配决策矩阵；步骤四，求解跟踪资源分配优化问题；将各子时段内的多传感器跟踪资源优化分配问题转化为0‑1整数规划问题等。本发明专利技术实现了对空中目标持续、稳定的跟踪。

Multi sensor cooperative detection task planning method

The present invention discloses a multi sensor cooperative detection task planning method, which includes the following steps: Step 1, information processing, obtain the estimated track and motion information of each detected air target, screen the air targets detected by each sensor, and calculate the detection period of the air targets detected by each sensor; Abrupt two, the detection task is decomposed, the detection period of the air targets detected by each sensor is merged to form the global detection period of multi sensor; step three, the decision matrix of tracking resource allocation is set up, and the multi sensor tracking resource allocation decision matrix is set up for each sub period of the global detection period; step four To solve the problem of tracking resource allocation optimization, the optimal allocation problem of multi-sensor tracking resources in each sub period is transformed to 0 - 1 integer programming. The invention realizes continuous and stable tracking of aerial targets.

【技术实现步骤摘要】
多传感器协同探测任务规划方法
本专利技术涉及一种多传感器管理领域，特别是涉及一种多传感器协同探测任务规划方法。
技术介绍
从现代战争的经验和对未来空袭特点的分析预测来看，当前及未来局部战争或武装冲突中最常用的空袭模式是综合运用多种空袭武器压制、摧毁对方防空系统、夺取制空权，具体表现为：全方向、全纵深、全距离作战，低空、超低空突防与高空突防相结合，高机动、高精确、智能化突防，弹道导弹、巡航导弹、作战飞机等多装备协同作战。针对空袭作战的上述特点，“大区域、立体、动态、联合”作战成为高技术条件下防空反导作战的基本模式。为实现上述防空反导作战模式，需要通过信息系统对分布在广大区域内的多种传感器进行高效的管理与调度，通过多传感器协同探测，为指挥控制系统提供连续、可靠的空情信息，为作战决策、武器制导、作战效果评估等提供支撑。多传感器协同探测任务规划是依据对空中目标运动趋势的估计、以一定的准则设计各传感器对空中目标的探测任务，形成多传感器对多目标的协同探测方案，它是作战指挥的重要组成部分，是作战管理的关键技术之一。目前，已有的方法大多以空中目标的跟踪精度最优或类似原则作为设计准则，且较少的考虑传感器跟踪资源的限制，但实际作战中一般不要求对空中目标的跟踪精度最优，只要满足一定的精度要求即可(该要求通常在选择具有一定精度的传感器加入传感器网络时就已满足)，而更关注能否在满足传感器跟踪资源约束的前提下，实现对空中目标持续、稳定的跟踪，以便为指挥信息系统提供连续、可靠的空情信息。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多传感器协同探测任务规划方法，其通过多传感器协同探测，为指挥控制系统提供连续、可靠的空情信息。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种多传感器协同探测任务规划方法包括以下步骤：步骤一，信息处理，获取每个已被探测的空中目标的估计航迹和运动信息，筛选各传感器探测的空中目标，计算各传感器对其探测的空中目标的探测时段；依据空中目标的估计航迹是否穿越传感器的探测范围，判断各传感器当前或未来探测到的空中目标；根据空中目标航迹穿越传感器探测范围的长度和空中目标的飞行速度，计算各传感器对探测到的各空中目标的探测时段；步骤二，探测任务分解，将各传感器对其探测的空中目标的探测时段合并形成多传感器的全局探测时段；各探测时段的起始时刻和结束时刻对全局探测时段进行划分；步骤三，建立跟踪资源分配决策矩阵；对于全局探测时段的每一个子时段，依据该时段内工作的传感器数量、被探测到的空中目标数量及传感器跟踪空中目标的有利程度，建立多传感器的跟踪资源分配决策矩阵；确定在该子时段内探测到空中目标的传感器及被探测到的空中目标；步骤四，求解跟踪资源分配优化问题；在考虑各传感器同时跟踪目标数量上限的约束，基于每一个跟踪资源分配决策矩阵，将各子时段内的多传感器跟踪资源优化分配问题转化为0-1整数规划问题，求解上述规划问题得到该子时段内的各传感器在该子时段内的探测任务；步骤五，生成多传感器协同探测任务；在步骤四求解得到各子时段的跟踪资源分配矩阵的基础上，按照全局探测时段各子时段的先后顺序，整合每个子时段内的多传感器跟踪资源分配方案。优选地，所述步骤二划分形成的每一个时间段称为全局探测时段的一个子时段；各传感器的探测任务将依据对全局探测时段的划分而分解到每一个子时段。优选地，所述步骤四整合每个子时段内的多传感器跟踪资源分配方案，形成“时间-传感器-空中目标”配对表示全局探测时段的跟踪资源分配方案，即多传感器协同探测任务。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术通过多传感器协同探测，为指挥控制系统提供连续、可靠的空情信息，实现了对空中目标持续、稳定的跟踪，具有大区域、立体、动态、联合的特点。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为步骤一中计算传感器对空中目标探测时段的示意图。图3为步骤二中形成全局探测时段划分的示意图。图4为步骤五中生成多传感器协同探测任务的示意图。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术多传感器协同探测任务规划方法包括以下步骤：步骤一、信息处理获取每个已被探测的空中目标的估计航迹和运动信息，筛选各传感器能探测的空中目标，计算各传感器对其能探测的空中目标的探测时段；依据空中目标的估计航迹是否穿越传感器的探测范围，判断各传感器当前或未来能够探测到的空中目标；根据空中目标航迹穿越传感器探测范围的长度和空中目标的飞行速度，计算各传感器对能探测到的各空中目标的探测时段，即该空中目标进入该传感器探测范围的时刻和离开传感器探测范围的时刻之间的时间段。如图2所示的情况为例，设获得第j个空中目标(记为Tj)的估计航迹如图2中的带实心箭头的长虚线所示，第i部传感器(记为Ri)的探测区域如图2中的粗实线围成的扇形阴影区域所示。Tj的估计航迹穿越Ri的探测区域，则Ri能够探测到Tj。根据Tj的估计航迹计算，Tj沿其估计航迹到Ri探测区域远界的距离为l0，Tj的估计航迹穿越Ri探测区域的距离为l1，Tj运动的平均速度为v，则Tj进入Ri探测范围的时刻tij0，如下式(1)所示：Tj离开Ri探测范围的时刻tijf，如下式(2)所示则Ri对Tj的探测时段可表示为集合Sij＝[tij0,tijf]。步骤二、探测任务分解将各传感器对其能探测的空中目标的探测时段合并形成多传感器的全局探测时段；以各探测时段的起始时刻和结束时刻对全局探测时段进行划分，将划分形成的每一个时间段称为全局探测时段的一个子时段；各传感器的探测任务将依据对全局探测时段的划分而分解到每一个子时段；通过步骤一计算得到各传感器对其能探测的各空中目标的探测时段，即集合Sij＝[tij0,tijf]。对所有的Sij取并集得到全局探测时段，即集合Sg＝∪Sij，它代表全部传感器构成的传感器网络对所有空中目标的探测时间段。以所有Sij的起始时刻tij0和结束时刻tijf对Sg进行划分，得到全局探测时段划分，划分形成的每一个时间段称为全局探测时段划分的一个子时段。各传感器的探测任务将按照全局探测时段划分进行分解；以图3所示的情况为例，三部传感器R1、R2、R3组成的传感器网络跟踪三个空中目标T1、T2、T3。其中，R1能探测到T1、T2、T3，探测时段分别为S11＝[t110,t11f]、S12＝[t120,t12f]、S13＝[t130,t13f]；R2能探测到T1、T2，探测时段分别为S21＝[t210,t21f]、S22＝[t220,t22f]；R3能探测到T1、T3，探测时段分别为S31＝[t310,t31f]、S33＝[t330,t33f]。全局探测时段Sg，如下式(3)所示：Sg＝S11∪S12∪S13∪S21∪S22∪S31∪S33＝[t110,t33f]…………(3)以全部7个探测时段的起始时刻和结束时刻对Sg进行划分，得到全局探测时段划分，包含[t0,t1]、[t1,t2]、[t2,t3]、[t3,t4]、[t4,t5]、[t5,t6]、[t6,t7]、[t7,t8]八个子时段，分别称为子时段1～子时段8。步骤三、建立跟踪资源分配决策矩阵在步骤二全局探测时段划分的基础上，对于全局探测时段的每一个子时段，依据该时段内工作的传感器数量、能被探测到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多传感器协同探测任务规划方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，信息处理，获取每个已被探测的空中目标的估计航迹和运动信息，筛选各传感器探测的空中目标，计算各传感器对其探测的空中目标的探测时段；依据空中目标的估计航迹是否穿越传感器的探测范围，判断各传感器当前或未来探测到的空中目标；根据空中目标航迹穿越传感器探测范围的长度和空中目标的飞行速度，计算各传感器对探测到的各空中目标的探测时段；步骤二，探测任务分解，将各传感器对其探测的空中目标的探测时段合并形成多传感器的全局探测时段；各探测时段的起始时刻和结束时刻对全局探测时段进行划分；步骤三，建立跟踪资源分配决策矩阵；对于全局探测时段的每一个子时段，依据该时段内工作的传感器数量、被探测到的空中目标数量及传感器跟踪空中目标的有利程度，建立多传感器的跟踪资源分配决策矩阵；确定在该子时段内探测到空中目标的传感器及被探测到的空中目标；步骤四，求解跟踪资源分配优化问题；在考虑各传感器同时跟踪目标数量上限的约束，基于每一个跟踪资源分配决策矩阵，将各子时段内的多传感器跟踪资源优化分配问题转化为0‑1整数规划问题，求解上述规划问题得到该子时段内的各传感器在该子时段内的探测任务；步骤五，生成多传感器协同探测任务；在步骤四求解得到各子时段的跟踪资源分配矩阵的基础上，按照全局探测时段各子时段的先后顺序，整合每个子时段内的多传感器跟踪资源分配方案。...

【技术特征摘要】
2017.07.03 CN 20171053410061.一种多传感器协同探测任务规划方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，信息处理，获取每个已被探测的空中目标的估计航迹和运动信息，筛选各传感器探测的空中目标，计算各传感器对其探测的空中目标的探测时段；依据空中目标的估计航迹是否穿越传感器的探测范围，判断各传感器当前或未来探测到的空中目标；根据空中目标航迹穿越传感器探测范围的长度和空中目标的飞行速度，计算各传感器对探测到的各空中目标的探测时段；步骤二，探测任务分解，将各传感器对其探测的空中目标的探测时段合并形成多传感器的全局探测时段；各探测时段的起始时刻和结束时刻对全局探测时段进行划分；步骤三，建立跟踪资源分配决策矩阵；对于全局探测时段的每一个子时段，依据该时段内工作的传感器数量、被探测到的空中目标数量及传感器跟踪空中目标的有利程度，建立多传感器的跟踪资源分配决策矩阵；确定在该子时段内...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晨，陆志沣，余海鸣，郭旭，陈伟，钱晓超，苏颖，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31