一种用于无人机突防的战术模拟方法技术

本发明专利技术一种用于无人机突防的战术模拟方法，包括以下步骤：对无人机飞行的不利条件进行分析，确定无人机飞行的不利条件；基于无人机飞行的不利条件，构建避开静态危险区域”和动态威胁区域，同时最小化航路距离的构建无人机飞行轨迹再规划模型；基于无人机飞行的不利条件，构建避开静态危险区域和动态威胁区域，同时最小化航路距离的无人机飞行轨迹再规划模型；利用

【技术实现步骤摘要】
一种用于无人机突防的战术模拟方法


[0001]本专利技术属于全自动化产品领域，涉及一种用于无人机突防的战术模拟方法
。

技术介绍

[0002]随着空间资产的日益增多，空间目标感知技术日益受到各国军方的重视，对空间目标进行监视
、
判别并对其意图进行评估，对空间目标进行安全预警
。
随着预警技术的不断发展，无人机路径规划不得不考虑预警机和地面雷达网组成的防空网络威胁，飞行时需要对防空区域实施规避，避开部分探测范围，择路甚至是择时突防
。
[0003]因此，无人机飞行过程中，需要针对不利条件对路线进行动态地调整
。
目前主要的措施是通过对旧航路进行动态更新，产生避开危险区域的新航路，在此基础上形成新的航路结构
。
根据对时空环境信息的掌握情况，路径规划可分为基于先验完备信息的全局路径规划和基于传感器信息的局部路径规划
。
本专利技术使用的规划方法是局部路径规划，属于动态地进行路径规划，即在飞行中进行路径的再规划，可供飞行器在飞行轨迹上重新规划，顺利避开在原飞行轨迹上出现的防空威胁等情况
。
[0004]在无人机突防过程中，电子战飞机可以与无人机协同，通过电子干扰对敌方预警机和地面雷达进行压制性干扰，实现无人机的安全突防
。
[0005]已有的飞行轨迹再规划可以处理静态环境下的飞行轨迹再规划问题，但是该方法还存在许多的不足之处
。
[0006]首先该方法在处理空域中出现动态威胁情况下的飞行轨迹再规划时效果不佳，没有很好的考虑出现动态不利条件时的处理方法，即针对静态不利条件具有一定效果，但是没有考虑动态不利条件出现的情况
。
[0007]其次，已有方法没有考虑对多条飞行轨迹进行再规划，针对每条飞行轨迹进行单一规划，不能解决多条飞行轨迹再规划过程中的冲突问题
。
增加环境中空中目标和动态障碍物的数量对于评估对已有方法的计算性能的影响以及算法的适应性也很重要
。
[0008]最后，现有方法对战场上各种威胁源建模能力不足，本专利技术考虑敌方预警机
、
地面雷达
、
高炮威胁，为我机突防战术模拟，提高突防概率提供了方法
。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于无人机突防的战术模拟方法，包括以下步骤：
[0010]初始化所述无人机探测任务；
[0011]初始化所述的战术模拟地图；
[0012]初始化威胁目标的位置并根据其探测距离更新显示其威胁区域；
[0013]执行无人机探测航路再规划算法对战术模拟地图的栅格网络进行演化，对无人机的探测航路进行规划；
[0014]将确定的探测航路的每一步在战术地图上用特定颜色高亮显示；
[0015]如果存在到达终点的新探测航路，根据航路所覆盖的单元个数和战术模拟地图的比例尺计算航路距离长度；
[0016]如果超出最大航程，提示异常并退出本次战术模拟；模拟显示无人机按照新探测航路飞行；
[0017]如果不存在到达终点的新探测航路，提示无法突防，告警退出本次战术模拟
。
[0018]进一步地：所述执行无人机探测航路再规划算法对战术模拟地图的栅格网络进行演化，对无人机的探测航路进行规划的过程如下：
[0019]基于无人机所执行的探测任务以飞行路径最短为目标确定无人机的初始探测航路，分析航路上空中
、
海上和地面构成威胁的各个预警机和地面雷达，根据各威胁目标及其打击范围确定对无人机飞行所构成的各威胁区域及其状态信息，生成战术模拟地图；
[0020]所述各威胁区域包括各静态威胁区域和动态威胁区域；
[0021]基于所述各静态威胁区域和动态威胁区域，利用无人机探测航路再规划模型算法计算避开所有威胁区域的当前探测航路，航路覆盖的单元在在战术模拟地图上用指定颜色高亮显示；
[0022]其中，所述无人机探测航路再规划模型包括战术模拟地图所构成的单元空间
、
空间维数
、
单元状态
、
中心单元及其邻域单元
、
中心单元演化规则；
[0023]所述无人机探测航路再规划算法以起点单元为中心单元，利用中心单元演化规则根据其状态确定下一时刻其邻域单元状态；下一时刻，从当前中心单元的邻域中选择状态码极小的单元，将其确定为新的中心单元，利用中心单元演化规则根据其状态确定下一时刻其邻域单元状态，完成探测航路的一步；以此类推完成探测航路的第二步以此类推，完成整个单元网络的状态更新，直至要选择终点单元为当前中心单元，终止算法，完成无人机探测航路的再规划，按照新航路实现安全突防；要么被迫终止，提示没有突防的安全航路
。
[0024]进一步地，所述探测任务包括起点
、
终点
、
最大航程；所述战术模拟地图是以栅格为单元的栅格化模拟地图，包括长
、
宽
、
比例尺
、
单元尺寸
、
起点单元
、
终点单元
、
威胁目标单元
、
威胁区域阴影；
[0025]所述各威胁区域的状态信息为用特定颜色表示的取值低于起点单元和终点单元的状态码
。
[0026]进一步地：所述威胁目标信息包括：类型
、
位置
、
波长
、
频率
、
探测距离
、
角度
、
速度
、
存活状态
。
[0027]进一步地：所述无人机探测航路再规划模型表示为：
[0028]A(U
d
,S,N,R)
[0029]式中，
A
表示无人机探测航路再规划模型；
U
d
表示地图栅格所构成单元空间，
d
表示空间维数；
S
是用正整数表示的单元状态集；
N
是由中心单元的所有邻域单元；
R
是单元演化规则，根据单元的当前状态
s
t
和它的邻域确定单元的下一时刻状态
s
t+1
；
[0030]其中，无人机探测航路再规划模型的单元演化规则
R
描述如下：
[0031]U
d
:Square grid with dimission 2
[0032]S:Cell state,s∈{0,1,2,...,n}
[0033]N:Moore neighborhood cells{s1,s2,...,s8}
[0034]R:Evolution rules of the algorithm:
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于无人机突防的战术模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：初始化所述无人机探测任务；初始化所述的战术模拟地图；初始化威胁目标的位置并根据其探测距离更新显示其威胁区域；执行无人机探测航路再规划算法对战术模拟地图的栅格网络进行演化，对无人机的探测航路进行规划；将确定的探测航路的每一步在战术地图上用特定颜色高亮显示；如果存在到达终点的新探测航路，根据航路所覆盖的单元个数和战术模拟地图的比例尺计算航路距离长度；如果超出最大航程，提示异常并退出本次战术模拟；模拟显示无人机按照新探测航路飞行；如果不存在到达终点的新探测航路，提示无法突防，告警退出本次战术模拟
。2.
根据权利要求1所述的一种用于无人机突防的战术模拟方法，其特征在于：所述执行无人机探测航路再规划算法对战术模拟地图的栅格网络进行演化，对无人机的探测航路进行规划的过程如下：基于无人机所执行的探测任务以飞行路径最短为目标确定无人机的初始探测航路，分析航路上空中
、
海上和地面构成威胁的各个预警机和地面雷达，根据各威胁目标及其打击范围确定对无人机飞行所构成的各威胁区域及其状态信息，生成战术模拟地图；所述各威胁区域包括各静态威胁区域和动态威胁区域；基于所述各静态威胁区域和动态威胁区域，利用无人机探测航路再规划模型算法计算避开所有威胁区域的当前探测航路，航路覆盖的单元在在战术模拟地图上用指定颜色高亮显示；其中，所述无人机探测航路再规划模型包括战术模拟地图所构成的单元空间
、
空间维数
、
单元状态
、
中心单元及其邻域单元
、
中心单元演化规则；所述无人机探测航路再规划算法以起点单元为中心单元，利用中心单元演化规则根据其状态确定下一时刻其邻域单元状态；下一时刻，从当前中心单元的邻域中选择状态码极小的单元，将其确定为新的中心单元，利用中心单元演化规则根据其状态确定下一时刻其邻域单元状态，完成探测航路的一步；以此类推完成探测航路的第二步以此类推，完成整个单元网络的状态更新，直至要选择终点单元为当前中心单元，终止算法，完成无人机探测航路的再规划，按照新航路实现安全突防；要么被迫终止，提示没有突防的安全航路
。3.
根据权利要求1所述的一种用于无人机突防的战术模拟方法，其特征在于，所述探测任务包括起点
、
终点
、
最大航程；所述战术模拟地图是以栅格为单元的栅格化模拟地图，包括长
、
宽
、
比例尺
、
单元尺寸
、
起点单元
、
终点单元
、
威胁目标单元
、
威胁区域阴影；所述各威胁区域的状态信息为用特定颜色表示的取值低于起点单元和终点单元的状态码
。4.
根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣，刘欢，李懿洗，乔四海，安明，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：