【技术实现步骤摘要】
用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法及系统
[0001]本专利技术属于海上威胁目标运动预报领域，具体涉及一种用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法及系统
。
技术介绍
[0002]海上商船进行货运时可能存在海盗等潜在威胁，采用无人艇集群进行护航的方法，能够有效地降低护航成本，并减少伤亡风险
。
护航场景下，需要考虑海上威胁目标较多的情况，此时每艘无人艇需要执行多个拦截任务，才能及时有效地降低航行危险
。
[0003]海上威胁目标是指护航过程中可能对护航对象造成碰撞或恶意攻击行为的海上运动目标
(
包括船舶
、
无人艇等
)。
目前护航场景下对于海上威胁目标较为常见的拦截点计算方式为平行接近法计算拦截点，但此种方法事实上是采用护航对象对海上威胁目标进行平行接近所计算出来的拦截点，其从事实理论上来说是利用护航对象去拦截海上威胁目标，这种拦截点的确立方式背离了护航场景下需要尽可能保证护航对象安全性的初衷
。
若直接利用护航无人艇对海上威胁目标平行接近计算拦截点时，又会使得每一艘护航无人艇针对所有海上威胁目标都会存在一套拦截点
。
这使得后续护航艇对拦截点进行路径规划
、
以及任务分配时会发生紊乱，因为不同艇对同一威胁目标的拦截点不一致，无法置于同一个层面进行路径规划和任务分配
。
[0004]综上所述，由于现有平行接近法背离了护航目的，因此，基于现有方法计...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.
用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一
、
获取海上威胁目标
j
的当前位置
(x
j
,y
j
)、
速度
v
j
和航向
θ
j
，
j
＝
1,2,...,m
，
m
表示海上威胁目标的数量，获取护航对象的当前位置
(x
o
,y
o
)、
速度
v
o
和航向
θ
o
；并将获取的位置
、
速度和航向信息传输给护航对象；步骤二
、
护航对象根据接收到的信息计算各海上威胁目标与护航对象之间的最近会遇距离
D
CPA
和最近会遇时间
T
CPA
；步骤三
、
选择安全距离
d
c
，根据最近会遇距离
D
CPA
与
d
c
的大小关系以及最近会遇时间
T
CPA
，计算出各海上威胁目标的拦截点位置坐标；步骤四
、
根据各海上威胁目标的拦截点位置坐标，分别计算出无人艇护航编队中的每个无人艇对各海上威胁目标的拦截代价；根据计算出的拦截代价进行拦截任务分配，再根据拦截任务分配结果对海上威胁目标进行拦截
。2.
根据权利要求1所述的用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述海上威胁目标的位置
、
速度和航向通过传感器搜索并记录，所述护航对象的位置
、
速度和航向利用组合导航记录，获取的位置
、
速度和航向信息通过组网通信传输给护航对象
。3.
根据权利要求2所述的用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为：步骤二一
、
对于海上威胁目标
j
，计算海上威胁目标
j
与护航对象之间的直线距离
L
：步骤二二
、
海上威胁目标
j
对于护航对象的方位角
α
为：其中：中间变量步骤二三
、
计算海上威胁目标
j
与护航对象的相对速度大小
、
相对航向角；其中，
v
r
为海上威胁目标
j
与护航对象的相对速度大小，
v
xr
＝
v
xj
‑
v
x0
，
v
yr
＝
v
yj
‑
v
y0
，
v
xj
为海上威胁目标
j
在
x
轴上的速度分量，
v
yj
为海上威胁目标
j
在
y
轴上的速度分量，
v
x0
为护航对象速度
v
o
在
x
轴上的速度分量，
v
y0
为护航对象速度
v
o
在
y
轴上的速度分量；
其中，中间变量
θ
r
为海上威胁目标
j
与护航对象的相对航向角；步骤二四
、
根据
L、
α
、v
r
和
θ
r
计算海上威胁目标
j
与护航对象之间的
D
CPA
、T
CPA
；
D
CPA
＝
L*sin(
θ
r
‑
α
‑
π
)T
CPA
＝
L*sin(
θ
r
‑
α
‑
π
)/v
r
步骤二五
、
对每个海上威胁目标均执行步骤二一至步骤二四的过程
。4.
根据权利要求3所述的用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程为：步骤三一
、
对于海上威胁目标
j
，比较海上威胁目标
j
与护航对象之间的最近会遇距离
D
CPA
和
d
c
的大小；若最近会遇距离
D
CPA
大于等于
d
c
，则执行步骤三二；若最近会遇距离
D
CPA
小于
d
c
，则执行步骤三三；步骤三二
、
将到达最近会遇距离
D
CPA
时的海上威胁目标
j
的位置坐标，作为海上威胁目标
j
的拦截点坐标
(X
j
,Y
j
)
：步骤三三
、
将到达安全距离
d
c
时的海上威胁目标
j
的位置坐标，作为海上威胁目标
j
的拦截点坐标
(X
j
,Y
j
)
：其中，
T
r
为海上威胁目标
j
航行到安全距离时，海上威胁目标
j
的速度
。5.
根据权利要求4所述的用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述海上威胁目标
j
航行到安全距离时，海上威胁目标
j
的速度
T
r
为：其中，
Δ
x
为海上威胁目标
j
与护航对象在
x
轴上的当前距离差，
Δ
y
为海上威胁目标
j
与护航对象在
y
轴上的当前距离差，
Δ
x
＝
x
j
‑
x0，
Δ
y
＝
y
j
‑
y0。6.
根据权利要求5所述的用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述
v
x0
、v
y0
、v
xj
和
v
yj
的计算方法为：的计算方法为：其中，
v
xj
为海上威胁目标
j
在
x
轴上的速度分量，
v
yj
为海上威胁目标
j
在
y
轴上的速度分
量，
v
x0
为护航对象速度
v
o
在
x
轴上的速度分量，
v
y0
为护航对象速度
v
o
在
y
轴上的速度分量
。7.
根据权利要求6所述的用于无人艇集群护航的海上威胁目标拦截点预报方法，其特征在于，所述步骤四中，根据各海上威胁目标的拦截点位置坐标，分别计算出无人艇护航编队中的每个无人艇对各海上威胁目标的拦截代价；具体为：步骤四一
、
无人艇
i
计算海上威胁目标
j
的威胁代价的威胁代价其中，
j
＝
1,2,...,m
，
m
表示海上威胁目标的数量，
k
j
为海上威胁目标
j
的威胁程度，
f
j
技术研发人员：肖振宇，廖煜雷，任梓嘉，于威，史长亭，刘海波，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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