一种多波次导弹发射车路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种多波次导弹发射车路径规划方法，利用所建立的模型和Floyd算法分别计算各待机区域到各导弹发射节点的最短路径及路径长度；在规划出的若干个最优路径中选出w条作为第一波次导弹发射车的行驶路线，在选出的w条行驶路线中找出最长路径然后除以该导弹发射车在普通道路上的车速得到最大暴露时间，即可逐步完成从待机区域到各导弹发射节点的路径规划。本发明专利技术方法可以有效的解决多波次导弹发射车的路径规划问题，得出整体最优的路径规划，可以为军队指挥中心的决策起着重要的数据支撑作用，有利于提高军队任务完成率，以及加强部队的整体作战能力。

【技术实现步骤摘要】
一种多波次导弹发射车路径规划方法
本专利技术属于交通运输
，具体涉及一种多波次导弹发射车路径规划方法。
技术介绍
21世纪以来，伴随着科技的进步与时代的变革，军事战争体系也由传统的机械化战争转变为当前的信息化战争。在信息化武器中，导弹具有攻击力大、攻击范围广、攻击的精确度高、攻击速度快且带有一定的智能化等优点，近些年来备受军方关注，在未来战场中占有非常重要的地位。但由此也使得敌方加大了对导弹的摧毁和拦截，如何保证我方军队在执行任务时，快速有效的完成目标打击，以及提高自身存活率是当前所要解决问题的重点。在实际战场中，装载有发射装置的发射车先停放到待机区域，接到发射任务命令后，经过若干个道路节点到达发射点，当第一波次所有发射车到达各自发射点后开始齐射任务，在发射点完成第一波次弹药发射后，发射车需要前往转载区域补充弹药，然后再去往下一个发射点完成第二波次的齐射任务。若在执行任务过程中没有对发射车路径进行合理的规划，则会使得发射车的整体暴露时间变长，增大被敌人打击的可能性，其次，还可能会出现道路节点冲突以及转载区域利用率低等问题。为了解决此类问题，大量的学者进行了研究分析，但大多数只考虑到单波次导弹发射情况，或是进行了简单结构约束下的道路路径优化。随着时代变革，军事任务也不断的变化，这些研究成果已不足以让打击任务更加快速有效的实施。所以面对着军事任务过程中复杂的环境，瞬息万变的因素干扰，综合考虑各条件约束，进行多波次导弹发射车的路径规划问题研究就显得很有必要性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多波次导弹发射车路径规划方法，在考虑到发射车的隐蔽性、执行任务的时间限制、道路容量限制、行驶路径冲突等多方面因素的前提下，得到最优路径方案。本专利技术所采用的技术方案是，一种多波次导弹发射车路径规划方法，使用以下模型：式中，整个作战区共存在Zi个转载区域、Fj个发射节点及Jk个道路节点，每个转载区域可停放两辆发射车，但不能同时完成转载作业，单台发射车的工作时间记为tgz；记表示的是在第i个阶段中第k辆导弹发射车的行驶路线中节点的有序集合，表示的则是在第i个阶段中第k辆导弹发射车的行驶路线中相邻的道路节点的载弹时间和空载时间，其中，当i取奇数时，表示的是载弹时间，而当i取偶数的时候，则表示的是导弹发射车的空载时间；所述规划方法包括以下步骤：先利用各点坐标求出各节点距离里，然后使用Floyd算法分别计算各待机区域到各导弹发射节点的最短路径及路径长度；在规划出的若干个最优路径中选出w条作为第一波次导弹发射车的行驶路线，其中w表示从某一待机区域出发的导弹发射车的数量，同一转载区有不同类型的导弹发射车时，使较长路径由行车速度较快的类型发射车去完成；在选出的w条行驶路线中找出最长路径然后除以该导弹发射车在普通道路上的车速得到最大暴露时间，以0时作为该路径的出发时刻，加上最大暴露时间作为齐射时刻，其余各路径的出发时刻用齐射时刻减去相应路径用时得到，完成从待机区域到各导弹发射节点的路径规划。本专利技术的特点还在于：当所述全部导弹发射车完成齐射任务后，判断波次数是否达到总的打击任务要求，若已经完成任务所有导弹发射车返回起始的待机区域，若小于打击任务波次数则继续进行下一路径规划；包括以下子步骤：步骤(1)，当前发射点到转载区域路径规划利用所述模型，采用Floyd算法分别计算在刚完成打击任务的各个发射节点到各转载区域的最短路径及路径长度；在满足每一转载区域至少前去一辆导弹发射车的情况下，提取所有路径中长度较短的一条作为导弹发射车的行驶路径；利用计算出的路径长度得出各导弹发射车到达各自转载区域的先后顺序，判断在某一导弹发射车抵达其选定的转载区域前相邻的两个发射车的到达时间差是否大于转载区的工作时间；当时间差大于转载区的工作时间，则不需要等待，若小于其工作时间，则该导弹发射车的等待时间为工作时间与该车之前的前两个导弹发射车抵达的时间间隔之差；步骤(2)，转载区域到下一发射点路径规划采用如权利要求1所述的从待机区域到各导弹发射节点的路径规划方法规划转载区域到下一发射点路径；当全部导弹发射车到达各自选定发射节点后开始本波次的打击，并判断打击波次是否达到任务波次数；当满足任务要求后，所有导弹发射车返回起始的待机区域，若没达到打击任务波次数，则重复所述步骤(1)和步骤(2)。进一步地，当所述路径存在单行道情况时，需要利用导弹发射车通过各节点的时刻判断是否存在单行道冲突，若产生冲突，则通过以下方式解决：结合各导弹发发射车的出发时刻以及规划好的行驶路线，求出在该行驶路线上通过各个节点的时刻；利用节点时刻查看在同一普通道路上是否存在相向行驶冲突的情况，若产生冲突，则把这两条路径中行驶完全程用时较短的那一辆导弹发射车的出发时刻提前；若把时刻提前到0时刻仍出现冲突，则在该路段进行等待，直至前一车辆通过该节点。进一步地，所述发射车通过各个节点的时刻的计算方法为：式(1-5)中，表示的是通过该节点p所在路径所用的时间，为所规划出的路线中待机区域到该发射节点的距离，是完成该节点的某一类型导弹发射车在普通道路上的行驶速度，即为该路线延迟后的出发时间。进一步地，所述路径分为主干道和普通道路，则在选择w条作为第一波次导弹发射车的行驶路线时，需考虑所述主干道与普通道路形式转换，具体公式为：Dd＝Dz/ν(1-2)式(1-2)中，Dd表示某一主干道的等效距离，Dz为某一主干道的实际距离，ν为各类型导弹发射车由普通道路转换为主干道时的速度平均提升倍率；在第一波次所有的行车路线中选出路径距离最大的一条，记为则在第一波次任务打击中导弹发射车最大的暴露时间为该最大路径距离与行驶速度的比值，记该时间为即为得出第一波次中的最大暴露时间，以0时刻作为导弹发射车在该最大路径的出发时刻，那么第一波次的齐射时刻即为0时刻加上最大的暴露时间对于其他路径则可以相对于最大路径距离来说延迟出发，则有：进一步地，判断在某一导弹发射车抵达其选定的转载区域前相邻的两个发射车是否需要等待的方法是，采用以下判断公式：式(1-6)中，Tdd表示的是由第一波次发射节点前往某转载区域的导弹发射车的等待时间，KZ表示的是前往某一转载区域的导弹发射车的数量，指的是某一转载区域最多可容乃的导弹发射车的数量，表示的是一辆导弹发射车由某一发射节点前往某一转载区域需要等待的时间；如果某一辆导弹发射车要前往某一转载区域，则把在该车辆之前去往该转载区域的两个相邻导弹发射车的间隔时间与转载区域的工作时间tgz比较，当间隔时间大于转载工作时间的话，那么该车辆没有等待时间，当间隔时间小于转载时间的时候，等待时间则为转载工作时间与之前的两个导弹发射车的间隔时间之差。进一步地，在所述模型中引入变量系数xijk，其含义为从待机区域i出发到发射节点j的k型导弹发射车，且有：各约束条件结合变量系数表示为：公式(1-7)约束的是在Di区域应该有辆导弹发射车，公式(1-8)约束的是在某一个发射节点Jj最多前去一辆导弹发射车，公式(1-9)(1-10)(1-11)则分别约束的是各类型导弹发射车的数量。本专利技术的原理是通过对多波次导弹发射车路径规划问题进行阶段划分，在每一个阶段考虑到各个因素，然后运用经典Floyd算法进行各阶段路径规划，并给出相应约束条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波次导弹发射车路径规划方法，其特征在于，使用以下模型：

【技术特征摘要】
1.一种多波次导弹发射车路径规划方法，其特征在于，使用以下模型：式中，整个作战区共存在Zi个转载区域、Fj个发射节点及Jk个道路节点，每个转载区域可停放两辆发射车，但不能同时完成转载作业，单台发射车的工作时间记为tgz；记表示的是在第i个阶段中第k辆导弹发射车的行驶路线中节点的有序集合，表示的则是在第i个阶段中第k辆导弹发射车的行驶路线中相邻的道路节点的载弹时间和空载时间，其中，当i取奇数时，表示的是载弹时间，而当i取偶数的时候，则表示的是导弹发射车的空载时间；所述规划方法包括以下步骤：先利用各点坐标求出各节点距离里，然后使用Floyd算法分别计算各待机区域到各导弹发射节点的最短路径及路径长度；在规划出的若干个最优路径中选出w条作为第一波次导弹发射车的行驶路线，其中w表示从某一待机区域出发的导弹发射车的数量，同一转载区有不同类型的导弹发射车时，使较长路径由行车速度较快的类型发射车去完成；在选出的w条行驶路线中找出最长路径然后除以该导弹发射车在普通道路上的车速得到最大暴露时间，以0时作为该路径的出发时刻，加上最大暴露时间作为齐射时刻，其余各路径的出发时刻用齐射时刻减去相应路径用时得到，完成从待机区域到各导弹发射节点的路径规划。2.根据权利要求1所述的多波次导弹发射车路径规划方法，其特征在于，当所述全部导弹发射车完成齐射任务后，判断波次数是否达到总的打击任务要求，若已经完成任务所有导弹发射车返回起始的待机区域，若小于打击任务波次数则继续进行下一路径规划；步骤(1)，当前发射点到转载区域路径规划利用所述模型，采用Floyd算法分别计算在刚完成打击任务的各个发射节点到各转载区域的最短路径及路径长度；在满足每一转载区域至少前去一辆导弹发射车的情况下，提取所有路径中长度较短的一条作为导弹发射车的行驶路径；利用计算出的路径长度得出各导弹发射车到达各自转载区域的先后顺序，判断在某一导弹发射车抵达其选定的转载区域前相邻的两个发射车的到达时间差是否大于转载区的工作时间；当时间差大于转载区的工作时间，则不需要等待，若小于其工作时间，则该导弹发射车的等待时间为工作时间与该车之前的前两个导弹发射车抵达的时间间隔之差；步骤(2)，转载区域到下一发射点路径规划采用如权利要求1所述的从待机区域到各导弹发射节点的路径规划方法规划转载区域到下一发射点路径；当全部导弹发射车到达各自选定发射节点后开始本波次的打击，并判断打击波次是否达到任务波次数；当满足任务要求后，所有导弹发射车返回起始的待机区域，若没达到打击任务波次数，则重复所述步骤(1)和步骤(2)。3.根据权利要求1或2所述的多波次导弹发射车路径规划方法，其特征在于，当所述路径存在单行道情况时，需要利用导弹发射车通过各节点的时刻判断是否存在单行道冲突，若产生冲突，则通过以下方式解决：结合各导弹发发射车的出发时刻以及规划好...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾飞，闫树江，耿薇，王航，石冰洁，陈梦瑶，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61