CN111367195A - 基于层次化的指挥控制系统建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于层次化的指挥控制系统建模方法，包括：感知步骤：对目标数据及类型进行梳理，确定目标层次类型；交互步骤：与功能单元之间进行数据信息的交互，完成指挥控制系统的解算；应用步骤：明确系统的组成和系统功能，完成指挥控制系统的构建。本发明能根据仿真对象模型精确度的不同，形成不同粒度的模型，在仿真达到准确性的同时达到实时性；本发明能用以建立指挥控制系统中的基本流程模型，最大化的实现了重用；本发明适用范围广，适用于各种武器装备仿真系统；本发明的模型可通过修改相应参数配置相应的指挥控制系统，系统的后期维护非常便捷。
Description
技术领域
本发明涉及建模技术领域，具体地，涉及一种基于层次化的指挥控制系统建模方法。
背景技术
当前，随着美军作战指挥控制系统朝着C4ISR系统的模式发展，实体数量越来越多，指挥控制系统也越来越庞杂。体系仿真试验为了与实际作战效果一致，对仿真结果的准确性与仿真模型建模的准确性的要求越来越高。作为体系仿真中很重要的指挥控制系统模型，为应对越来越庞大的仿真需求，提高仿真模型建模的效率和真实性显得至关重要。原先的指挥控制建模就是按需建模，根据工作流程，有多少类目标实体参与其中就建立多少类指控模型。模型的建模框架和规范缺乏统一，致使所建立的模型因人而异，模型建立效率低下，模型重用率低，无法做到通用，而且无法反映模型的整体性。这对于模型开发人员来说是重复性工作，且延长了系统的开发时间。
一种基于层次化的指挥控制系统建模方法，将指挥控制系统的目标处理、信息交互、指挥控制建立一种标准。基于层次化建模思想，进行组件化设计，将模型分为感知层、应用层、交互层，其中应用层再对处理流程进行标准化，将指挥控制系统组装起来，提高了模型的重复使用效率，提高了开发进度。
专利文献CN109542056A(申请号：201811337047.1)公开了一种指挥控制系统指挥控制能力评估指标量化模型，包括情况综合能力指标模型、决策支持能力指标模型、行动控制能力指标模型、武器控制能力指标模型、指挥协同能力指标模型、指挥员能力指标模型，指挥控制能力指标模型中含有指挥控制能力指标数据，所述指挥控制能力指标数据由情况综合能力指标数据、决策支持能力指标数据、行动控制能力指标数据、武器控制能力指标数据、指挥协同能力指标数据和指挥员能力指标数据来度量。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于层次化的指挥控制系统建模方法。
根据本发明提供的基于层次化的指挥控制系统建模方法，包括：
感知步骤：对目标数据及类型进行梳理，确定目标层次类型；
交互步骤：与功能单元之间进行数据信息的交互，完成指挥控制系统的解算；
应用步骤：明确系统的组成和系统功能，完成指挥控制系统的构建。
优选地，所述应用层步骤包括：
步骤1：数据接受及预处理；
步骤2：多源情报综合处理；
步骤3：目标轨迹信息处理；
步骤4：跟踪任务规划；
步骤5：拦截任务规划；
步骤6：目标指示分配。
优选地，所述步骤1包括：采集的数据包括目标的速度数据VP＝{V1，V2，V3，...，Vi}，其中V＝{Vx，Vy，Vy}，目标的位置信息WP＝{P1，P2，P3，...,Pi}，P＝{X，Y，Z}，下属功能单元集合ZB＝{zb1，zb2，zb3，...，zbi}。
优选地，对采集的数据进行时空一致性处理和滤波处理；
所述时空一致性处理是将目标及功能单元的时间和空间处理在同一个时间和空间维度；
所述滤波处理是将目标速度和位置进行滤波，剔除突点。
优选地，所述步骤2包括：对原始情报进行相关性处理，将同一个目标的信息进行合并及情报融合；
融合包括速度V、位置W、属性S和类型T。
优选地，所述步骤3包括：将每个目标的状态进行标记ZT＝{zt1,zt2,zt3,...,zti}，并进行目标识别。
优选地，根据情报数据中目标的大小和速度，与已知目标类型数据进行匹配，进行分类并识别；
根据目标的速度信息，需要对目标的轨迹进行预测。
优选地，所述步骤4包括：根据目标的类型、速度、位置进行目标威胁度评估，根据威胁度评估办法将目标威胁程度进行排序，对高威胁目标进行优先处理；
根据速度和位置信息，预估目标飞行时间，将时间短的目标列为高威胁目标；
计算目标跟踪弧段，向各功能单元优化并下发跟踪计划Pl＝{P1,P2,P3,...,Pi}。
优选地，所述步骤5包括：对威胁度高的目标的功能单元进行初步选择，并根据功能单元自身当前的条件，计算有利度Va{Va1，Va2，Va3,...Vai}，选择有利度最高的单元进行排序，计算拦截弧段并优化拦截任务。
优选地，所述步骤6包括：通过优化的拦截任务和各个功能单元的目标有利度进行目标分配和生成目标指示Tp{T1,T2,T3,…,Ti}，并发送给相关的功能单元。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能根据仿真对象模型精确度的不同，形成不同粒度的模型，在仿真达到准确性的同时达到实时性；
2、本发明能用以建立指挥控制系统中的基本流程模型，最大化的实现了重用；
3、本发明适用范围广，适用于各种武器装备仿真系统；
4、本发明的模型可通过修改相应参数配置相应的指挥控制系统，系统的后期维护非常便捷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于层次化的指挥控制系统建模方法，该方法包括了如下步骤：
(1)感知层：对目标数据及类型进行梳理，确定目标层次类型；
(2)交互层：与功能单元之间进行数据信息的交互，完成指挥控制系统的解算；
(3)应用层：明确系统的组成和系统功能，完成指挥控制系统的构建；
其中应用层中，指挥控制系统模型处理的流程如下所示：
步骤1：数据接受及预处理；
步骤2：多源情报综合处理；
步骤3：目标轨迹信息处理；
步骤4：跟踪任务规划；
步骤5：拦截任务规划；
步骤6：目标指示分配。
数据接受及预处理包括如下步骤：
采集的数据包括目标的速度数据VP＝{V1，V2，V3，...，Vi}，其中V＝{Vx，Vy，Vz}，目标的位置信息WP＝{P1，P2，P3，...,Pi}，P＝{X，Y，Z}，下属功能单元集合ZB＝{zb1，zb2，zb3，...，zbi}；对采集的数据进行时空一致性处理和滤波处理，其中时空一致性处理是将目标及功能单元的时间和空间处理在同一个时间和空间维度；滤波处理是将目标速度和位置进行滤波，剔除突点；
多源情报综合处理包括如下步骤：
对原始情报进行相关性处理，将同一个目标的信息进行合并及情报融合；融合主要包括速度V、位置W、属性S和类型T的融合；
目标轨迹信息处理包括如下步骤：
将每个目标的状态进行标记ZT＝{zt1,zt2,zt3,...,zti},并进行目标识别；主要是根据情报数据中目标的大小和速度，与已知目标类型数据进行匹配，进行分类并识别；根据目标的速度信息，需要对目标的轨迹进行预测；
跟踪任务规划包括如下步骤：
根据目标的类型、速度、位置进行目标威胁度评估，根据威胁度评估办法将目标威胁程度进行排序，高威胁目标优先处理；根据速度和位置信息，预估目标飞行时间，将时间短的目标列为高威胁目标；计算目标跟踪弧段，向各功能单元优化并下发跟踪计划Pl＝{P1,P2,P3,...,Pi}；
拦截任务规划包括如下步骤：
对威胁度高的目标的功能单元进行初步选择，并根据功能单元自身当前的条件，计算有利度Va{Va1，Va2，Va3,...Vai}，选择有利度最高的单元进行排序，计算拦截弧段并优化拦截任务；
通过优化的拦截任务和各个功能单元的目标有利度进行目标分配和生成目标指示Tp{T1,T2,T3,…,Ti}，并发送给相关的功能单元。
一种基于层次化的指挥控制系统建模方法以一种更利于设计人员理解和入手的方式，通过梳理基本流程，开展指挥控制模型建模。并以数据在流程中的处理，建立可重用的仿真模型。一种基于层次化的指挥控制系统建模方法具备以下优点：
1、模块化和层次化：采用面向对象和积木式的设计方法使模型层层分解，模型的建立层次分明，功能关系清楚；
2、可重用性：选择模块和参数可模拟不同类型的指控系统模型；
3、通用性：通过更换装备的功能仿真模型，可以根据作战需求快速搭建一套新型防空导弹武器系统，使后续仿真成本得到降低；
4、兼容性：采用标准C++编程开发，使之具备跨平台能力，不因计算机软硬件平台而受到限制；
5、灵活性：用户可以根据仿真目的和仿真需求方便地维护和升级所开发的仿真模块的功能。
实施例1
下面将以战术级指挥控制模型对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
整个战术级指挥控制模型中，包括感知层通过雷达等探测模型接口接受数据，实现目标的识别和分类；交互层通过网络接口实现与功能单元之间信息的交互，实现对功能单元的控制，及时获取功能单元的状态信息；应用层，梳理指挥控制模型的流程，明确系统构成。
(1)战术级指挥控制模型数据接受及预处理：
a、完成对接收原始情报信息的时空一致性处理，包括坐标转换、速度转换、时间对齐处理等功能；
b、完成对接收原始情报信息的Kalman滤波处理。
(2)战术级指挥控制模型多源情报综合处理：
a、原始情报相关处理，进行相关系数计算，判断是否相关；
b、如果相关，进行综合轨迹融合处理；
c、完成轨迹的属性融合；
d、完成轨迹的参数融合；
e、完成轨迹的类型融合。
(3)战术级指挥控制模型目标轨迹信息处理：
a、根据目标的能量变化情况，判断目标的运动状态；
b、根据目标的动能和势能，根据能量与目标类型的关系，判断识别目标类型；
c、根据当前目标的位置、速度和射程信息，进行目标的运动预测，输出预测数据。
(4)战术级指挥控制模型跟踪任务规划
a、利用末次预警信息，自动生成跟踪计划，优选最先跟踪的传感器作为末次预警信息对应的跟踪计划。
b、根据目标的速度、射程、落地时间等信息，综合评估目标的威胁度值。
c、根据目标轨迹预测数据，判断是否穿过传感器的责任范围，并生成所有传感器针对该批目标的跟踪计划。
d、对生成的跟踪计划，分两个方面进行处理：(1)基于目标的跟踪任务序列优化；(2)基于传感器的跟踪任务序列优化。先进行基于目标的跟踪任务序列优化，然后基于传感器的跟踪任务序列优化。
e、对生成的跟踪任务计划(基于末次预警信息的跟踪计划和基于综合轨迹的跟踪计划)，实时判断计划发送时间，满足发送的计划实时下发。
(5)战术级指挥控制模型拦截任务规划
a、从拦截火力单元中，选择具备初始拦截能力的火力单元；
b、根据火力单元的资源、杀伤区参数等信息，计算火力单元针对综合轨迹目标的拦截有利度值；
c、跟据拦截武器的拦截概率以及对目标要求的杀伤概率，计算所需的拦截武器数和发射模式；
d、根据目标属性、拦截有利度，从综合轨迹角度对可拦截火力单元进行排序；
e、根据拦截有利度，从大到小排序，从传感器角度对拦截计划进行优化处理，并同步更新传感器内管理的拦截计划；
f、拦截弧段计算模块主要基于多型拦截武器的基本杀伤区包络，基于实时的目标参数和目标预测数据，解算实时杀伤区，输出杀伤区参数。
(5)战术级指挥控制模型目标分配与目标指示生成
a、完成目标分配数据的发送和管理；
b、完成目标指示数据的发送和管理。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，包括：
感知步骤：对目标数据及类型进行梳理，确定目标层次类型；
交互步骤：与功能单元之间进行数据信息的交互，完成指挥控制系统的解算；
应用步骤：明确系统的组成和系统功能，完成指挥控制系统的构建。
2.根据权利要求1所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述应用层步骤包括：
步骤1：数据接受及预处理；
步骤2：多源情报综合处理；
步骤3：目标轨迹信息处理；
步骤4：跟踪任务规划；
步骤5：拦截任务规划；
步骤6：目标指示分配。
3.根据权利要求2所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述步骤1包括：采集的数据包括目标的速度数据VP＝{V1，V2，V3，...，Vi}，其中V＝{Vx，Vy，Vy}，目标的位置信息WP＝{P1，P2，P3，...,Pi}，P＝{X，Y，Z}，下属功能单元集合ZB＝{zb1，zb2，zb3，...，zbi}。
4.根据权利要求3所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，对采集的数据进行时空一致性处理和滤波处理；
所述时空一致性处理是将目标及功能单元的时间和空间处理在同一个时间和空间维度；
所述滤波处理是将目标速度和位置进行滤波，剔除突点。
5.根据权利要求4所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述步骤2包括：对原始情报进行相关性处理，将同一个目标的信息进行合并及情报融合；
融合包括速度V、位置W、属性S和类型T。
6.根据权利要求5所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述步骤3包括：将每个目标的状态进行标记ZT＝{zt1,zt2,zt3,...,zti}，并进行目标识别。
7.根据权利要求6所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，根据情报数据中目标的大小和速度，与已知目标类型数据进行匹配，进行分类并识别；
根据目标的速度信息，需要对目标的轨迹进行预测。
8.根据权利要求7所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述步骤4包括：根据目标的类型、速度、位置进行目标威胁度评估，根据威胁度评估办法将目标威胁程度进行排序，对高威胁目标进行优先处理；
根据速度和位置信息，预估目标飞行时间，将时间短的目标列为高威胁目标；
计算目标跟踪弧段，向各功能单元优化并下发跟踪计划Pl＝{P1,P2,P3,...,Pi}。
9.根据权利要求8所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述步骤5包括：对威胁度高的目标的功能单元进行初步选择，并根据功能单元自身当前的条件，计算有利度Va{Va1，Va2，Va3,...Vai}，选择有利度最高的单元进行排序，计算拦截弧段并优化拦截任务。
10.根据权利要求9所述的基于层次化的指挥控制系统建模方法，其特征在于，所述步骤6包括：通过优化的拦截任务和各个功能单元的目标有利度进行目标分配和生成目标指示Tp{T1,T2,T3,…,Ti}，并发送给相关的功能单元。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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