一种基于异构探测资源的协同探测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于异构探测资源的协同探测方法，属于无人机协同探测技术领域，解决了现有的探测装置探测效率低下，探测资源利用率不高，探测代价大等问题。包括如下步骤：协同探测子系统接收探测源任务信息和探测资源信息；基于所述探测源任务信息和探测资源信息得到最优探测资源组合，和所述组合中每一探测资源的探测子任务信息；每一所述最优探测资源组合中的探测资源根据所述探测子任务信息，执行相应的探测，以实现协同探测。实现了异构探测资源的协同探测，提高了探测效率和探测资源的利用率。

A cooperative detection method based on heterogeneous detection resources

The invention relates to a cooperative detection method based on heterogeneous detection resources, belonging to the technical field of UAV cooperative detection, which solves the problems of low detection efficiency, low utilization rate of detection resources and high detection cost of existing detection devices. It includes the following steps: the cooperative detection subsystem receives the detection source task information and the detection resource information; obtains the optimal detection resource combination based on the detection source task information and the detection resource information, and the detection sub task information of each detection resource in the combination; the detection resource in each optimal detection resource combination executes the corresponding Detection to achieve cooperative detection. The cooperative detection of heterogeneous detection resources is realized, and the detection efficiency and utilization rate of detection resources are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于异构探测资源的协同探测方法
本专利技术涉及无人机协同探测
，尤其涉及一种基于异构探测资源的协同探测方法。
技术介绍
目前用于“低慢小”无人机目标探测识别的手段主要有雷达预警、激光测距、可见光成像或阵列型相机成像、红外成像、声学感知等探测技术。这些探测手段特性各异，在发现距离、灵敏度、能效范围、抗恶劣气候能力、多目标同时跟踪能力等方面各有所长，但是尚难有效解决城市复杂环境下“低慢小”无人机目标探测识别问题。比如，低空监视雷达可以对“高慢小”、“低快小”或“低慢大”目标实施有效探测，但是“低慢小”目标与地物杂波较接近、多普勒频移不明显、雷达散射截面积小，一直是雷达探测的难点。光电(可见光、红外、激光)探测易受环境光线干扰，厚云层或多云时目标红外特性不明显，逆光时目标与背景对比度低，目标特性受大气衰减、湍流影响大，加之“低慢小”目标光电信号较弱、信噪比较低，这些都使光电探测、识别、跟踪的难度进一步增大；声学探测可接收并识别目标发动机、螺旋桨/旋翼与大气摩擦所产生的振动信号，但很容易受环境噪声的误导。在以现有的雷达、光电、声学探测资源组建协同探测系统执行探测任务时，由于上述存在的约束，使得探测资源受使用环境的约束，造成各探测装置的探测范围重复，从而造成探测效率低下，探测资源利用率不高，探测代价大。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于异构探测资源的协同探测方法，用以解决现有的探测资源探测效率低、探测资源利用率不高和探测代价大等问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种基于异构探测资源的协同探测方法，包括：协同探测子系统接收探测源任务信息和探测资源信息；基于所述探测源任务信息和探测资源信息得到最优探测资源组合，和所述组合中每一探测资源的探测子任务信息；每一所述最优探测资源组合中的探测资源根据所述探测子任务信息，执行相应的探测，以实现协同探测；其中，所述异构探测资源包括雷达、光电、声学探测资源。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，所述探测源任务信息包括任务类型信息、时间窗口信息和环境信息；所述探测资源信息包括雷达探测装置的数量及状态、光电探测装置的数量及状态、声学探测装置的数量及状态；所述任务类型信息包括搜索任务和跟踪任务。进一步，基于所述探测源任务信息和探测资源信息得到最优探测资源组合，和所述组合中每一探测资源的探测子任务信息，包括：基于所述探测源任务信息和探测资源信息，协同探测子系统对探测资源进行筛选，得到初步探测资源集合；所述协同探测子系统对源任务进行分解得到多个探测子任务；所述协同探测子系统基于每一探测资源的工作状态、探测角度和可探测范围，分配探测子任务至相应的探测资源；根据各探测资源的探测子任务信息得到满足所述协同探测源任务所有可能的探测资源组合；基于每一种探测资源组合的探测收益和探测代价，得到最优探测资源组合。进一步，所述协同探测子系统对源任务进行分解得到多个探测子任务，包括：所述协同探测子系统将源任务的搜索范围进行分解得到探测子任务；所述探测子任务中包含的任务类型、环境信息与源任务相同；探测子任务的时间窗口是源任务时间窗口的分割，且每个子任务的时间间隔相同。进一步，所述协同探测子系统基于每一探测资源的工作状态、探测角度和可探测范围，分配探测子任务至相应的探测资源，包括：根据子任务的任务类型和探测资源的工作状态，确定能够接收探测子任务的探测资源；对所述能够接收探测子任务的探测资源初步分配探测子任务，确定各个探测资源的探测面积，结合空间角度约束和时间角度约束，得到探测子任务分配方式。进一步，所述根据子任务的任务类型和探测资源的工作状态，确定能够接收探测子任务的探测资源，包括：当前处于待机状态的探测资源，可以接收搜索子任务或者跟踪子任务；当前处于搜索状态的探测资源，可以接收探测子任务；当前处于跟踪状态的探测资源，其任务结束时间在源任务时间周期外的，不接收新的探测子任务；其任务结束时间在源任务时间周期内的，可以接收新的探测任务。进一步，所述空间角度约束为：确定雷达探测装置的实际探测面积，公式如下：式中，AreaRAll表示所有雷达探测装置对子任务可探测区域的面积集合，AreaRAll＝{AreaR1,AreaR2,AreaR3,…,AreaRa}，其中，a(a≤m)表示能够对任务区进行探测的雷达探测装置个数；taskRArea表示所有雷达探测装置子任务的探测区域面积，taskRArea＝taskR1Aera+taskR2Aera+…+taskRaAera；RAera表示雷达探测装置的最大探测区域，RAera＝Max(RAreaR1+RAreaR2+…+RAreaRa)＝RAreaR1∪RAreaR2∪…∪RAreaRa；确定光电探测装置的实际探测面积，公式如下：式中，AearPAll表示所有光电探测装置对子任务可探测区域的面积集合，AreaPAll＝{AreaP1,AreaP2,AreaP3,…,AreaPb}，其中，b(b≤w)表示能够对任务区进行探测的光电探测装置个数；taskPArea表示所有光电探测装置子任务的探测区域面积，taskPArea＝taskP1Aera+taskP2Aera+…+taskPbAera；RAera表示光电探测装置的最大探测区域，PAera＝Max(PAreaP1+PAreaP2+…+PAreaPa)＝PAreaP1∪PAreaP2∪…∪PAreaPa；确定声学探测装置的实际探测面积，公式如下。式中，AearAAll表示所有声学探测装置对子任务可探测区域的面积集合，AreaAAll＝{AreaA1,AreaA2,AreaA3,…,AreaAc}，其中，c(c≤k)表示能够对任务区进行探测的声学探测装置个数；taskAArea表示所有声学探测装置子任务的探测区域面积，taskAArea＝taskA1Aera+taskA2Aera+…+taskAcAera；AAera表示声学探测装置的最大探测区域，AAera＝Max(AAreaA1+AAreaA2+…+AAreaAa)＝AAreaA1∪AAreaA2∪…∪AAreaAa。进一步，所述时间角度约束为：对雷达探测装置的时间约束公式为：式中，TGR表示雷达探测装置实际调度消耗的时间；TD表示协同探测源任务提交到规划方案生成所需时间；TRstart表示雷达探测装置开始探测子任务的时间；TRend表示雷达探测装置结束探测子任务的时间；Tastart表示编号a的雷达探测装置开始其探测子任务的时间，1≤a≤m；Taend表示编号a的雷达探测装置结束其探测子任务的时间，1≤a≤m；对光电探测装置的时间约束公式为：式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于异构探测资源的协同探测方法，其特征在于，包括：/n协同探测子系统接收探测源任务信息和探测资源信息；/n基于所述探测源任务信息和探测资源信息得到最优探测资源组合，和所述组合中每一探测资源的探测子任务信息；/n每一所述最优探测资源组合中的探测资源根据所述探测子任务信息，执行相应的探测，以实现协同探测；/n其中，所述异构探测资源包括雷达、光电、声学探测资源。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于异构探测资源的协同探测方法，其特征在于，包括：
协同探测子系统接收探测源任务信息和探测资源信息；
基于所述探测源任务信息和探测资源信息得到最优探测资源组合，和所述组合中每一探测资源的探测子任务信息；
每一所述最优探测资源组合中的探测资源根据所述探测子任务信息，执行相应的探测，以实现协同探测；
其中，所述异构探测资源包括雷达、光电、声学探测资源。


2.根据权利要求1所述的协同探测方法，其特征在于：所述探测源任务信息包括任务类型信息、时间窗口信息和环境信息；所述探测资源信息包括雷达探测装置的数量及状态、光电探测装置的数量及状态、声学探测装置的数量及状态；
所述任务类型信息包括搜索任务和跟踪任务。


3.根据权利要求2所述的协同探测方法，其特征在于，基于所述探测源任务信息和探测资源信息得到最优探测资源组合，和所述组合中每一探测资源的探测子任务信息，包括：
基于所述探测源任务信息和探测资源信息，协同探测子系统对探测资源进行筛选，得到初步探测资源集合；
所述协同探测子系统对源任务进行分解得到多个探测子任务；
所述协同探测子系统基于每一探测资源的工作状态、探测角度和可探测范围，分配探测子任务至相应的探测资源；
根据各探测资源的探测子任务信息得到满足所述协同探测源任务所有可能的探测资源组合；
基于每一种探测资源组合的探测收益和探测代价，得到最优探测资源组合。


4.根据权利要求3所述的协同探测方法，其特征在于，所述协同探测子系统对源任务进行分解得到多个探测子任务，包括：
所述协同探测子系统将源任务的搜索范围进行分解得到探测子任务；
所述探测子任务中包含的任务类型、环境信息与源任务相同；
探测子任务的时间窗口是源任务时间窗口的分割，且每个子任务的时间间隔相同。


5.根据权利要求3所述的协同探测方法，其特征在于，所述协同探测子系统基于每一探测资源的工作状态、探测角度和可探测范围，分配探测子任务至相应的探测资源，包括：
根据子任务的任务类型和探测资源的工作状态，确定能够接收探测子任务的探测资源；
对所述能够接收探测子任务的探测资源初步分配探测子任务，确定各个探测资源的实际探测面积，结合空间角度约束和时间角度约束，得到探测子任务分配方式。


6.根据权利要求5所述的协同探测方法，其特征在于，所述根据子任务的任务类型和探测资源的工作状态，确定能够接收探测子任务的探测资源，包括：
当前处于待机状态的探测资源，可以接收搜索子任务或者跟踪子任务；
当前处于搜索状态的探测资源，可以接收探测子任务；
当前处于跟踪状态的探测资源，其任务结束时间在源任务时间周期外的，不接收新的探测子任务；其任务结束时间在源任务时间周期内的，可以接收新的探测任务。


7.根据权利要求5或6所述的协同探测方法，其特征在于，所述空间角度约束为：
确定雷达探测装置的实际探测面积，公式如下：



式中，AreaRAll表示所有雷达探测装置对子任务可探测区域的面积集合，AreaRAll＝{AreaR1,AreaR2,AreaR3,…,AreaRa}，其中，a(a≤m)表示能够对任务区进行探测的雷达探测装置个数；taskRArea表示所有雷达探测装置子任务的探测区域面积，taskRArea＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞伟伟，邱旭阳，贾彦翔，辛振芳，王飞，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11