基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法及系统。该方法包括：根据模拟地面战场中的战场态势信息构建敌我双方威胁源势场；基于改进人工势场模型将多个所述敌我双方威胁源势场叠加，生成复合势场；计算我方无人突击作战平台在所述复合势场中所受的合力；基于所述合力规划我方行动路径；根据我方无人突击作战平台的不同威胁能力优化所述行动路径。本发明专利技术能够规避敌方带有不同威胁能力的多个威胁源，以最小代价实现成功打击敌作战体系关键节点或环节。击敌作战体系关键节点或环节。击敌作战体系关键节点或环节。

【技术实现步骤摘要】
基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及陆战场作战行动路径规划
，特别是涉及一种基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法及系统。

技术介绍

[0002]地面无人平台典型作战由于区域阻隔、通视性差、威胁源多导致精确认知理解局域战场态势和高效作战行动规划存在困难。地面无人平台作战中有效地规划路径是破坏敌方作战体系，从而战胜敌人最简单、省力的方法，然而我方无人作战平台如何有效避开敌目标威胁源，以最小的代价快速抵达敌方关键部位实施打击行动，成为一大难题。
[0003]目前，国内外研究人员提出了诸多基于人工势场的态势分析和作战单元路径规划方法，为战场态势评估和作战行动规划提供了有效支撑。然而，现有方法在军事应用领域主要集中于空军和海军，陆军应用相对较少；同时，仅能解决作战单元面对“同质”障碍物时如何到达目标点的路径规划问题，未能解决面对“异构”威胁源时袭击敌方关键目标的行动规划问题。地面无人平台实施行动时，如何规避敌方带有不同威胁能力的多个威胁源，以最小代价实现成功打击敌作战体系关键节点或环节的目的，仍是未能解决的难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法及系统，用以实现规避敌方带有不同威胁能力的多个威胁源，以最小代价实现成功打击敌作战体系关键节点或环节。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，包括：
>[0007]根据模拟地面战场中的战场态势信息构建敌我双方威胁源势场；所述敌我双方威胁源势场包括：雷达探测威胁源势场、装甲车辆威胁源势场、无人机威胁源势场、武器装备威胁源势场和通讯威胁源势场；
[0008]基于改进人工势场模型将多个所述敌我双方威胁源势场叠加，生成复合势场；
[0009]计算我方无人突击作战平台在所述复合势场中所受的合力；
[0010]基于所述合力规划我方行动路径；
[0011]根据我方无人突击作战平台的不同威胁能力优化所述行动路径。
[0012]可选地，所述雷达探测威胁源势场的表达式如下：
[0013][0014]其中，U
radar
为雷达探测威胁源势场，(x,y)为模拟地面战场空间某位置坐标，(x0,y0)为雷达位置坐标，R1
max
为雷达最大探测距离。
[0015]可选地，所述装甲车辆威胁源势场的表达式如下：
[0016][0017]其中，U
arm
为装甲车辆威胁源势场，(x,y)为模拟地面战场空间某位置坐标，(x1,y1)为装甲车辆坐标，δ为装甲车辆打击概率密度的标准差，m为场源强度。
[0018]可选地，所述无人机威胁源势场的表达式如下：
[0019][0020]其中，U
air
为无人机威胁源势场，r1为无人机与目标之间的距离，R
2max
为无人机的最大攻击距离。
[0021]可选地，所述武器装备威胁源势场的表达式如下：
[0022][0023]其中，U
weap
为武器装备威胁源势场，r2为武器装备与目标之间的距离，S
max
为武器装备的最大射程值，I为导弹或子弹击中目标后的破坏能力，P为武器装备的毁伤概率。
[0024]可选地，所述通讯威胁源势场的表达式如下：
[0025][0026]其中，U'
A
为通过通讯威胁源修正后的平台A的威胁势场，U
A
为平台A的威胁势场，U
B
为平台B的威胁势场，t
B
为平台B的反应时间，S为平台A和平台B之间的行军距离，V
B
为平台B的行军支援速度。
[0027]可选地，基于改进人工势场模型将多个所述敌我双方威胁源势场叠加，生成复合势场，具体包括：
[0028]在敌我双方对抗过程中，将敌我双方的作战单元虚拟成电势场中的电荷，带电量表示为敌我双方作战单元的威胁能力；
[0029]敌我双方作战单元分别产生各自的势场，敌我双方势场作用范围的重叠部分生成复合势场；敌我双方作战单元之间产生斥力势场，我方作战单元与我方进攻目标之间产生引力势场。
[0030]可选地，通过公式计算我方无人突击作战平台在所述复合势场中所受的合力F(x
red
)；其中，x
red
为我方作战单元的位置，F
att
(x
red
)为我方进攻目标对我方作战单元的引力，F
rep
为敌方作战单元对我方作战单元的斥力。
[0031]可选地，根据我方无人突击作战平台的不同威胁能力优化所述行动路径，具体包括：
[0032]根据我方作战平台不同威胁能力判断行动能否成功实施；若能则行动路径规划结束，否则增加我方兵力并更新我方势场，优化行动路径。
[0033]本专利技术还提供了一种基于改进人工势场的地面无人平台路径规划系统，包括：
[0034]敌我双方威胁源势场构建模块，用于根据模拟地面战场中的战场态势信息构建敌我双方威胁源势场；所述敌我双方威胁源势场包括：雷达探测威胁源势场、装甲车辆威胁源
势场、无人机威胁源势场、武器装备威胁源势场和通讯威胁源势场；
[0035]复合势场生成模块，用于基于改进人工势场模型将多个所述敌我双方威胁源势场叠加，生成复合势场；
[0036]合力计算模块，用于计算我方无人突击作战平台在所述复合势场中所受的合力；
[0037]行动路径规划模块，用于基于所述合力规划我方行动路径；
[0038]行动路径优化模块，用于根据我方无人突击作战平台的不同威胁能力优化所述行动路径。
[0039]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0040]本专利技术在传统人工势场法的基础上引入作战平台的威胁能力构建威胁源势场，多个威胁源势场叠加生成复合势场，基于我方地面突击无人平台在复合势场中所受合力生成最优行动路径，从而解决了面对“异构”威胁源时袭击敌方关键目标的行动规划问题，能够规避敌方带有不同威胁能力的多个威胁源，以最小代价实现成功打击敌作战体系关键节点或环节。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1为本专利技术提供的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法的流程图；
[0043]图2为本专利技术提供的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法的框架图；
[0044]图3为雷达探测威胁源势场示意图；
[0045]图4为装甲车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，其特征在于，包括：根据模拟地面战场中的战场态势信息构建敌我双方威胁源势场；所述敌我双方威胁源势场包括：雷达探测威胁源势场、装甲车辆威胁源势场、无人机威胁源势场、武器装备威胁源势场和通讯威胁源势场；基于改进人工势场模型将多个所述敌我双方威胁源势场叠加，生成复合势场；计算我方无人突击作战平台在所述复合势场中所受的合力；基于所述合力规划我方行动路径；根据我方无人突击作战平台的不同威胁能力优化所述行动路径。2.根据权利要求1所述的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，其特征在于，所述雷达探测威胁源势场的表达式如下：其中，U
radar
为雷达探测威胁源势场，(x,y)为模拟地面战场空间某位置坐标，(x0,y0)为雷达位置坐标，R1
max
为雷达最大探测距离。3.根据权利要求1所述的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，其特征在于，所述装甲车辆威胁源势场的表达式如下：其中，U
arm
为装甲车辆威胁源势场，(x,y)为模拟地面战场空间某位置坐标，(x1,y1)为装甲车辆坐标；δ为装甲车辆打击概率密度的标准差，m为场源强度。4.根据权利要求1所述的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，其特征在于，所述无人机威胁源势场的表达式如下：其中，U
air
为无人机威胁源势场，r1为无人机与目标之间的距离，R
2max
为无人机的最大攻击距离。5.根据权利要求1所述的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，其特征在于，所述武器装备威胁源势场的表达式如下：其中，U
weap
为武器装备威胁源势场，r2为武器装备与目标之间的距离，S
max
为武器装备的最大射程值，I为导弹或子弹击中目标后的破坏能力，P为武器装备的毁伤概率。6.根据权利要求1所述的基于改进人工势场的地面无人平台路径规划方法，其特征在于，所述通讯威胁源势场的表达式如下：
其中，U'
A
为通过通讯威胁源修正后的平台A的威胁势场，U
A
为平...

【专利技术属性】
技术研发人员：明振军，陈刚，石啸，陈旺，商曦文，姚丽亚，王国新，阎艳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：