一种基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法技术

一种基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，第一步，根据态势获取的目标可能部署区域的位置构建搜索概率图；第二步，构建关联矩阵，根据关联矩阵进行聚类融合，将聚类融合后的聚类中心作为初始红外探测器的指向位置，计算红外探测器的覆盖范围，优化分配红外探测器的搜索子区域；第三步，采用周期和反应式混合搜索调度策略，每个固定的周期优化分配红外探测器的指向位置，进行在线协同探测任务规划。本发明专利技术解决了现有技术中存在的在线协同搜索与感知决策效率低、泛化性差等问题。泛化性差等问题。泛化性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法


[0001]本专利技术涉及红蓝方对抗推演智能决策领域，特别涉及一种基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法。

技术介绍

[0002][0003]对抗性人工智能已经出现，并取得一定成就。早在2011年，IBM的“Waston”在答题节目“危险边缘”中战胜了该节目的答题累积得分最高选手和连胜纪录保持者。核心为IBMDeepQA技术的Waston采用专家系统方式，以大数据的关联分析和统计特征进行推理，它的获胜体现了机器AI对自然语言中复杂问题的理解、推理和解答，其智能化表征使得人工智能面临重大拐点。而在大数据和高性能计算的支持下，深度学习技术的突破为人工智能发展提供了条件。
[0004]搜索和发现任务区域内的目标是后续一系列作战活动的基础和前提。随着科学技术的发展，现代化战争的作战环境日益复杂，搜索并及时发现目标也变得越来越困难。且飞行器在执行搜索任务之前，仅知道搜索区域的地理位置信息和边界信息，对其中的目标信息是一无所知的，飞行器是在一个完全未知的复杂的区域执行搜索任务。考虑到单枚飞行器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，其特征在于该方法的步骤包括：第一步，根据态势获取的目标可能部署区域的位置构建搜索概率图；第二步，构建关联矩阵，根据关联矩阵进行聚类融合，将聚类融合后的聚类中心作为初始红外探测器的指向位置，计算红外探测器的覆盖范围，优化分配红外探测器的搜索子区域；第三步，采用在线动态搜索调度策略，每个固定的周期优化分配红外探测器的指向位置，进行在线协同探测任务规划。2.根据权利要求1所述的基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，其特征在于：所述的第一步中，概率图的构建过程为：(1.1)通过多个飞行器上被动雷达和红外探测器进行态势获取，将获取的目标信息转换到统一的地心地固坐标系，初步得到目标可能部署区域；(1.2)假设目标可能部署区域为一平面矩形搜索区域，其中分布着多个目标群，多枚飞行器进入该搜索区域后对目标进行搜索，将该搜索区域划分为m
×
n个四边形网格，每个四边形网格作为一个单元，称所有单元的集合E＝{(i,j)|i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n}为搜索环境，(i,j)表示位于第i行，第j列的单元，m为搜索视场最大的行边界，n为搜索视场最大的列边界；(1.3)为每个单元(i,j)定义P
ij
(k)∈[0,1]，P
ij
(k)∈[0,1]表示k时刻单元(i,j)中存在目标群的概率，则搜索概率图表示为SPM＝{P
ij
(k)|(i,j)∈E}，飞行器在搜索的过程中，根据已探测到的信息实时对搜索概率图进行更新。3.根据权利要求2所述的基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，其特征在于：所述步骤(1.3)中，对搜索概率图进行更新的方法为：k时刻单元(i,j)中存在目标群的概率为式中P
D
为红外红外探测器的探测概率，P
F
为虚警概率；若红外探测器没有探测到目标，则根据贝叶斯定理有由于每个时间步长被飞行器搜索到的单元有限，因此，只对搜索到的单元进行更新，其它未搜索到的单元的目标群存在概率保持不变；定义一个变量z(i,j,k)，表示单元(i,j)中是否存在目标，即θ表示目标更新的阈值，到预定时刻，搜索完成后，根据z(i,j,k)计算每个单元格目标存在的概率，更新目标可能部署区域的搜索概率图。4.根据权利要求3所述的基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，其特征在于，目标和红外探测器同时满足如下两个条件时，红外探测器能够探测到目标：条件1：目标处于红外探测器探测范围之内，根据红外探测器能力和目标特性,计算出红外探测器的极限作用距离R,只有当目标与红外探测器的距离小于R的时候才被认为目标
是能够观测的；条件2：目标与红外探测器之间不被地球所遮挡，假定地球为一等半径球体,只要目标位于以红外探测器为顶点,半锥角α的圆锥形区域之内，则视为能够观测的；V为红外探测器视场中心到红外探测器的距离，5.根据权利要求4所述的基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，其特征在于，所述第二步的实现方式如下：构造一个拓扑图，其中点表示目标，假设搜索到的目标集合为{t
H
,t
G
}，其中，表示拓扑图中目标t
H
和t
G
的连通度，0表示不连通，1表示连通；根据关联矩阵进行聚类融合，将可能的M个目标进行聚类，确定最佳的初始红外探测器的指向位置。6.根据权利要求5所述的基于概率图动态规划的在线协同探测任务规划方法，其特征在于，根据关联矩阵进行聚类融合的实现方式如下：步骤1:依次扫描目标集合中的各个目标，如果目标t
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠俊鹏，路鹰，张旭辉，陈海鹏，王振亚，阎岩，范佳宣，李博遥，张佳，黄虎，刘峰，李君，郑本昌，任金磊，李丝然，何昳頔，吴志壕，范中行，王鹏，吴海华，程炳琳，周辉，韩特，王颖昕，孟元军，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：