The invention discloses an optimal resource allocation method for exploration resource planning. The method obtains the optimal resource allocation scheme of the problem by establishing the target motion model and the detection model of the detection resource, and searching the feasible space of the problem by using the improved genetic algorithm under the input of only the detection parameters of the detection equipment and the target motion parameters. Aiming at the time delay of target switching when the detecting device switches to track the target, the penalty function method is adopted to deal with the time coupling constraint, avoiding the infeasible solution in the search process and ensuring the feasibility of the solution. The heuristic search is introduced into the genetic algorithm to improve the search efficiency of the feasible space of the problem and reduce the calculation amount, thereby solving the problem of large calculation amount and long time-consuming faced by the traditional exploration mission planning method.
【技术实现步骤摘要】
一种用于探测任务规划的最优资源分配方法
本专利技术涉及任务规划
，尤其涉及一种用于探测任务规划的最优资源分配方法。
技术介绍
近些年，隐形飞机、无人机、直升机、巡航导弹等成为现代战争中常规攻击手段，同时，从陆上、海上入侵的情况也时有发生。常规的探测手段，如雷达等已不能满足国土防卫的要求，因此装备有光学、红外、激光探测设备的边境防御系统成为了国土防卫的有效补充。边境防御能有效探测低空入侵的空中目标、海上目标和陆上目标，并将目标的情报信息发送给上级指控系统，提高对入侵目标的发现概率，保证国土边境的安全性。在边境防御系统中，由于单传感器本身固有局限性，依靠单传感器自主探测很难满足系统对目标的连续跟踪要求，在空域内目标较多的情况下，问题将变得更加复杂。随着当前低空突防目标威胁日益增大，迫切需要在中心系统对各下属探测资源进行优化部署，并对各探测资源的探测行动进行协同控制，使其按最优方案对目标进行协同探测，提升系统对低空目标的发现概率和跟踪连续性。针对上述实际需求，本专利技术提出了一种探测资源最优分配方法以有效的解决上述探测任务规划问题。对探测设备的探测任务分配问题主要...
【技术保护点】
1.一种用于探测任务规划的最优资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)接收当前输入的探测设备的性能参数和目标的运动参数信息；(2)根据目标的运动参数估计每个目标的运动轨迹；(3)根据探测设备的性能参数估计每个探测设备的有效探测性能模型，确定该设备的有效探测目标集合；(4)根据每个探测设备的性能参数信息构建每个设备的目标切换时延约束；(5)根据任务规划过程中的实际需求建立全局的多目标优化函数，作为改进遗传算法搜索过程中的适应度函数，针对每个探测设备的目标切换时延约束，对适应度函数进行更新修改；(6)融合每个探测设备的探测模型和每个目标的运动模型，采用遗传算法对适应...
【技术特征摘要】
1.一种用于探测任务规划的最优资源分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)接收当前输入的探测设备的性能参数和目标的运动参数信息；(2)根据目标的运动参数估计每个目标的运动轨迹；(3)根据探测设备的性能参数估计每个探测设备的有效探测性能模型，确定该设备的有效探测目标集合；(4)根据每个探测设备的性能参数信息构建每个设备的目标切换时延约束；(5)根据任务规划过程中的实际需求建立全局的多目标优化函数，作为改进遗传算法搜索过程中的适应度函数，针对每个探测设备的目标切换时延约束，对适应度函数进行更新修改；(6)融合每个探测设备的探测模型和每个目标的运动模型，采用遗传算法对适应度函数进行迭代求解；(7)对更新后的解群进行启发式处理，对解群中每一个不可行解，采用启发式规则在该解的邻域进行搜索，生成新的可行解并替换该不可行解；(8)搜索解群中性能最好的解，并将该解对应的探测资源分配方案作为最优分配方案进行输出。2.根据权利要求1所述的一种用于探测任务规划的最优资源分配方法，其特征在于，在步骤(1)中，输入的探测设备的性能参数和目标的运动参数信息方法如下：输入每个探测设备的性能参数信息其中共有N个探测设备,为第j个探测设备的部署坐标，Rj为第j个探测设备的有效探测距离，为第j个探测设备在进行目标切换时的时延，其中，j＝1,2,...,N；输入每个目标的运动参数信息：其中，共有M个目标,第i个目标在整个运动过程中共发生K次运动方向的改变,为第i个目标发生k次运动方向改变时目标的位置，为第i个目标发生第k次运动方向改变的时间。3.根据权利要求2所述的一种用于探测任务规划的最优资源分配方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述根据目标的运动参数估计每个目标的运动轨迹方法如下：根据输入的目标运动参数信息，可以将发生第k次运动方向改变后的目标运动轨迹表示为：其中t表示时间，在下一次发生运动方向改变后，令k＝k+1代入公式(1)即可，假设第K次发生运动方向改变时目标即停止运动或消失，目标的整个运动轨迹即可用公式(1)进行描述。4.根据权利要求1所述的一种用于探测任务规划的最优资源分配方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述每个探测设备的有效探测性能模型构建方法如下：(1)目标运动轨迹在探测范围之外，此时有：其中，为探测设备位置sj到线段的垂点，j＝1,2,...,N，d表示两点之间的距离，Rj为第j个探测设备的有效探测距离，为第i个目标发生k和k+1次运动方向改变时目标的位置；(2)目标运动轨迹在探测范围内部，此时有：此时，第j个探测设备在时间段内均可探测到第i个目标；(3)目标运动轨迹中间段在探测范围内，中间段指运动轨迹中间的一部分处于探测范围内，此时有：此时，第j个探测设备在时间段内只能在目标运动轨迹中间段探测到第i个目标；(4)目标运动轨迹首段在探测范围内，首段指运动轨迹开始的一部分处于探测范围内，此时有：(5)目标运动轨迹尾段在探测范围内的情况，尾段指运动轨迹结束前的一部分处于探测范围内，此时有：通过利用探测设备的位置sj和目标每次发生运动方向改变时的运动轨迹模型公式(1)，可以判断目标运动轨迹与探测设备的探测范围符合上述何种情况，进而可以解算出探测设备能够在哪段运动子轨迹上观测到目标，并且利用目标的速度信息，可以确定探测设备能观测到目标的具体时间段。5.根据权利要求1所述的一种用于探测任务规划的最优资源分配方法，其特征在于，在步骤(4)中，目标切换时延约束构建方法如下：其中，表示第j个探测设备在t时刻是否跟踪第i个目标，0为不跟踪，1为跟踪，为第j个探测设备的目标切换时延；该约束表示探测设备在切换目标时需要保证分给当前目标的跟踪时间大于从而确保探测设备在切换目标时具有充足的切换时间；除了上述目标切换时延，每个探测设备还有如下约束条件：其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄琦龙，沈海平，秦梓译，刘唐兴，孙裔申，黄山良，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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