CN112507531B - 一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法，所述方法包括：S10、获取第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角和距离、速度法向加速能力，被追踪方的速度法向加速能力；S20、构建关于第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角、距离、速度法向加速能力的状态方程；S30、根据第一追踪方和第二追踪方的速度法向加速能力，分别计算出第一追踪方和第二追踪方的运动可达区；根据第一追踪方和第二追踪方的速度法向加速能力及被追踪方的速度法向加速能力，计算出追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区；S40、在被追踪方不处于、处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧的两种情况下，得出第一追踪方和第二追踪方个体的运动轨线，实现最大化防守区域。通过较少的追踪个体数目最大实现防守区域，解决平面空间二对一追踪场景下扩大防守区域的问题。

Description

一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法

技术领域

本发明涉及追踪领域。更具体地，涉及一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法、存储介质和计算机设备。

背景技术

对于特定的追踪问题，其一般存在一个覆盖区域，该覆盖区域下能够保证对被追踪方的可追踪性。采用较多的追踪个体构成协同系统，往往能够有效弥补单个追踪个体的能力限制。当多个追踪个体试图追踪被追踪个体时，其运动轨线需要进行优化设计，以满足两个十分必要的条件：一是保证对被追踪个体的成功追踪；二是使用较少的追踪个体实现追踪目标。多个追踪个体对一个被追踪个体的追踪问题存在于多类领域，如空间领域、足球领域、社会领域等。一般而言，协同追踪问题需要采用数学方法来设计最优的运动轨线规划来实现对目标的追踪。该问题的难点在于在优化设计中，需要考虑被追踪方的反追踪动作，尤其被追踪方能够做出非常智能的决策来躲避追踪个体的追踪。因此，如何采用较少的追踪个体，设计出优化的运动轨线，实现较大的覆盖区域，并阻止被追踪方的躲避，是应用广泛的，也是有难度的。

目前关于运动轨线的布置方法主要为几何法，通过多个追踪个体的覆盖区域衔接，来保证覆盖的全面无漏性。从建模角度，也采用较多变量如速度、位置来进行动力学模型的建立，将该建立的动力学模型作为分析、仿真工作的基础。

发明内容

有鉴于此，为了通过较少的追踪个体数目最大实现覆盖区域，解决平面空间二对一追踪场景下扩大防守区域的问题。本发明第一个实施例提供一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法，包括：

S10、获取第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角和距离、速度法向加速能力，被追踪方的速度法向加速能力；

S20、构建关于第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角、距离、速度法向加速能力的状态方程；

S30、根据第一追踪方和第二追踪方的速度法向加速能力，分别计算出第一追踪方和第二追踪方的运动可达区；根据第一追踪方和第二追踪方的速度法向加速能力及被追踪方的速度法向加速能力，计算出追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区；

S40、在被追踪方不处于、处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧的两种情况下，得出第一追踪方和第二追踪方个体的运动轨线，实现最大化防守区域。

在一个具体实施例中，所述状态方程表示为：

式中，θ₁、v₁、ρ₁、n₁表示第一追踪方相对被追踪方的视线角、速度、距离、速度法向加速能力，θ₂、v₂、ρ₂、n₂表示第二追踪方相对被追踪方的视线角、速度、距离、速度法向加速能力。

在一个具体实施例中，追踪方单独个体速度法向加速能力下的可达区及在被追踪方逃逸时的追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区表示为：

式(2)中,l₁、l₂表示第一追踪方和第二追踪方单独个体速度法向过载能力下的可达区范围，式(3)中,d₁、d₂表示第一追踪方和第二追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区范围，n表示被追踪方的速度法向加速能力。

在一个具体事实例中，实现最大化覆盖范围的方法包括：

在被追踪方不处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧时，根据下述公式设计出θ₁与θ₂：

l₁+l₂≥ρ₁sinθ₁+ρ₂sinθ₂

在被追踪方处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧时，根据下述公式设计出θ₁与θ₂：

d₁≥ρ₁sinθ₁&d₂≥ρ₂sinθ₂

得出第一追踪方和第二追踪方个体的运动轨线的θ₁与θ₂变化序列，进而形成运动轨线。

在一个具体实施例中，所述速度法向加速度能力为能达到的速度法向加速度最大值。

本发明第二个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一个实施例所述的方法。

本发明第三个实施例提供一种计算机设备，包括处理器及存储有程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现如第一个实施例所述的方法。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例的一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法通过较少的追踪个体数目最大实现覆盖区域，解决平面空间二对一追踪场景下扩大防守区域的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本发明的一个实施例的一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法。

图2示出根据本发明的一个实施例的追踪方与被追踪方的示意图。

图3示出根据本发明的另一个实施例的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法，包括：

S10、获取第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角和距离，追踪方的速度法向加速能力，被追踪方的速度法向加速能力；

如图2所示，所述追踪方包括第一追踪方和第二追踪方，获取分别设置在追踪方上的角度传感器、速度传感器和距离传感器获得第一追踪方的相对于被追踪方的视线角θ₁、速度v₁和距离ρ₁，以及根据实际情况获得第一追踪方速度法向加速能力n₁，第二追踪方相对于被追踪方的视线角θ₂、速度v₂和距离ρ₂，以及根据实际情况获取第二追踪方速度法向加速能力n₂，所述速度法向加速度能力为能达到的速度法向加速度最大值。

其中，追踪方和被追踪方行驶方向可以相同，也可以不同，只要速度方向接近共线即可，第一追踪方与第二追踪方可以在被追踪方的同一侧，也可以在不同侧，再次不做具体限定。

S20、构建关于追踪方相对被追踪方的速度、视线角、距离、法向加速能力的状态方程：

式中，θ₁、v₁、ρ₁、n₁表示第一追踪方相对被追踪方的视线角、速度、距离、法向加速能力，θ₂、v₂、ρ₂、n₂表示第二追踪方相对被追踪方的视线角、速度、距离、法向加速能力。

S30、根据追踪方的速度法向加速能力，分别计算出第一追踪方和第二追踪方的运动可达区；根据追踪方的速度法向加速能力及被追踪方的速度法向加速能力，计算出追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区；

式(2)中,l₁、l₂表示第一追踪方和第二追踪方单独个体速度法向过载能力下的可达区范围，式(3)中,d₁、d₂表示追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区范围，n表示被追踪方的速度法向加速能力。

S40、实现最大化覆盖范围。

实现最大化覆盖范围的方法包括：

在被追踪方不处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧时，根据下述公式设计出θ₁与θ₂：

l₁+l₂≥ρ₁sinθ₁+ρ₂sinθ₂

在被追踪方处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧时，根据下述公式设计出θ₁与θ₂：

d₁≥ρ₁sinθ₁&d₂≥ρ₂sinθ₂

得出第一追踪方和第二追踪方个体的运动轨线的θ₁与θ₂变化序列，进而形成运动轨线。

实施例2

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例1所述的方法。

在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

实施例3

如图3所示，本发明的另一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图3显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图3所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图3所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图3中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明第一个所提供方法。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种平面空间二对一场景下防守区域扩大方法，其特征在于，包括：

S10、获取第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角和距离、速度法向加速能力，被追踪方的速度法向加速能力；

S20、构建关于第一追踪方和第二追踪方相对被追踪方的速度、视线角、距离、速度法向加速能力的状态方程；

S30、根据第一追踪方和第二追踪方的速度法向加速能力，分别计算出第一追踪方和第二追踪方的运动可达区；根据第一追踪方和第二追踪方的速度法向加速能力及被追踪方的速度法向加速能力，计算出追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区；

S40、在被追踪方不处于、处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧的两种情况下，得出第一追踪方和第二追踪方个体的运动轨线，实现最大化防守区域；

实现最大化防守区域的方法包括：

在被追踪方不处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧时，根据下述公式设计出θ₁与θ₂：

l₁+l₂≥ρ₁sinθ₁+ρ₂sinθ₂

在被追踪方处于第一追踪方和第二追踪方的同一侧时，根据下述公式设计出θ₁与θ₂：

d₁≥ρ₁sinθ₁&d₂≥ρ₂sinθ₂

得出第一追踪方和第二追踪方个体的运动轨线的θ₁与θ₂变化序列，进而形成运动轨线；

θ₁、ρ₁表示第一追踪方相对被追踪方的视线角、距离；

θ₂、ρ₂表示第二追踪方相对被追踪方的视线角、距离；

l₁、l₂表示第一追踪方和第二追踪方单独个体速度法向过载能力下的可达区范围，d₁、d₂表示追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区范围，n表示被追踪方速度法向加速能力；

所述速度法向加速度能力为能达到的速度法向加速度最大值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态方程表示为：

式中，v₁、n₁表示第一追踪方相对被追踪方的速度、速度法向加速能力，v₂、n₂表示第二追踪方相对被追踪方的速度、法向加速能力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，追踪方单独个体速度法向加速能力下的运动可达区及追踪方能够捕获被追踪方的可捕获区表示为：

4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。

5.一种计算机设备，包括处理器及存储有程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。