CN112507532B - 一种平面空间二对一追踪的区域分类及制导控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种平面空间二对一追踪的区域分类及制导控制方法、存储介质和计算机设备，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、视线角和距离以及速度法向加速能力，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、计算出第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身法向加速能力速度法向加速能力下的覆盖范围及经过被追踪方在自身削弱后速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围；S40、根据空间点位置进行区域划分，设计对应的制导控制指令。

Description

一种平面空间二对一追踪的区域分类及制导控制方法
技术领域
本发明涉及制导控制领域，更具体地，涉及一种平面空间二对一追踪的区域分类及制导控制方法、存储介质和计算机设备。
背景技术
低燃料消耗、大覆盖范围的追踪问题广泛存在于各个领域，如智能体博弈、足球战术领域。追踪个体存在一定的覆盖区域，能够实现在该区域内的目标追踪。但当目标具备躲避能力时，相当于追踪个体的覆盖区域大幅削减。削减后的覆盖区域相比于原来覆盖区域较小，为了增大追踪覆盖区域，需要增加追踪个体的数目。通常而言，研究平面空间两个追踪个体的追踪覆盖问题具有一定的通用性、基础性。两个追踪个体的研究结论一般可以推广适用至多个追踪个体；平面空间的研究结论一般可以拓展到三维空间上。当两个追踪个体进行任务执行时，受限于燃料的有限性，需要考虑两点，一是最大化增加覆盖面积，二是最小化燃料消耗。最大化覆盖面积需要研究不同追踪个体组合形势下的覆盖性能，最小化燃料消耗需要分析开机、关机的合理时机。该问题的难点在于如何实现最大的覆盖范围，同时实现优化的燃料损耗。
目前关于多对一低代价追踪的制导控制方法为几何法，通过多个追踪个体的覆盖区域衔接，来保证覆盖的最大化。然而，其无法给出燃料消耗优化的制导控制策略。
发明内容
有鉴于此，本发明第一个实施例提供一种平面空间二对一追踪的区域分类及制导控制方法，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、视线角和距离以及速度法向加速能力，被追踪方速度法向加速能力；
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、计算出第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身法向加速能力速度法向加速能力下的覆盖范围及经过被追踪方在自身削弱后速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围；
S40、根据空间点位置进行区域划分，设计对应的制导控制指令。
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的覆盖范围及经过被追踪方削弱后的覆盖范围表示为：
式(2)中，l1、l2表示第一追踪方和第二追踪方单独个体法向过载能力的法向运动覆盖范围，式(3)中，Δl1、Δl2表示被追踪方在自身速度法向过载能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围，n表示被追踪方速度法向加速能力。
在一个具体实施例中，所述第一追踪方与所述第二追踪方共线，所述S40包括：
如果(4)式成立
l1+l2>ρ1sinθ1+ρ2sinθ2 (4)
则按规则一进行区域划分：
区域一：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离第一追踪方大于l1-Δl1的区域；
区域二：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离第一追踪方小于l1-Δl1的区域；
区域三：所述第一追踪方与所述第二追踪方之间，所述第一追踪方和所述第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围之外的区域；
区域四：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方小于l2-Δl2的区域；
区域五：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方大于l2-Δl2的区域。
在一个具体实施例中，其特征在于，
如果式(4)不成立，则按规则二进行区域划分：
区域六：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离所述第一追踪方大于l1-Δl1的区域；
区域七：所述第一追踪方与所述第二追踪方之间，所述第一追踪方和所述第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围重合的区域；
区域八：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方大于l2-Δl2的区域。
在一个具体实施例中，按所述规则一区域划分的制导指令为：
a、如果目标在所述区域一:所述第一追踪方机动跟踪，所述第二追踪方保持所述区域三无间隙；
b、如果目标在所述区域二:所述第一追踪方保持飞行，所述第二追踪方保持所述区域三无间隙；
c、如果目标在所述区域三:判断所述第一追踪方和所述第二追踪方的燃料剩余情况，燃料多者保持所述区域三无间隙；
d、如果目标在所述区域四：所述第二追踪方保持飞行，所述第一追踪方保持所述区域三无间隙；
e、如果目标在所述区域五：所述第二追踪方机动跟踪，所述第一追踪方保持所述区域三无间隙。
在一个具体实施例中，按所述规则二区域划分的制导指令为：
f、如果目标在所述区域六：所述第一追踪方机动跟踪，所述第二追踪方保持所述区域七无间隙；
g、如果目标在所述区域七：判断所述第一追踪方和所述第二追踪方的燃料剩余情况，燃料多者保持所述区域七无间隙；
h、如果目标在所述区域八：所述第二追踪方机动跟踪，所述第一追踪方保持所述区域七无间隙。
本发明第二个是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，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如第一个实施例中任一项所述的方法。
本发明第三个是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任一项所述的方法。
本发明的有益效果如下：本发明给出一种平面空间二对一低代价追踪的区域分类及制导控制方法，即能增大覆盖面积又能节省燃料消耗，解决平面空间二对一低代价追踪问题。
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示出根据本发明一个实施例的一种平面空间二对一追踪的区域分类及制导控制方法。
图2示出根据本发明一个实施例的规则一区域划分示意图。
图3示出根据本发明一个实施例的规则二区域划分示意图。
图4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追踪的区域分类及制导控制方法，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、视线角和距离以及速度法向加速能力，被追踪方速度法向加速能力；
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；
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。
S30、计算出第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身法向加速能力速度法向加速能力下的覆盖范围及经过被追踪方在自身削弱后速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围：
式中，l1、l2表示第一追踪方和第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围，Δl1、Δl2表示被追踪方在自身速度法向过载能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围，n表示被追踪方速度法向加速能力。
S40、根据空间点位置进行区域划分，设计对应的制导控制指令。
所述第一追踪方与所述第二追踪方共线，所述S40包括：
如果(4)式成立
l1+l2>ρ1sinθ1+ρ2sinθ2 (4)
则按规则一进行区域划分：
区域一：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离第一追踪方大于l1-Δl1的区域；
区域二：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离第一追踪方小于l1-Δl1的区域；
区域三：所述第一追踪方与所述第二追踪方之间，所述第一追踪方和所述第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围之外的区域；
区域四：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方小于l2-Δl2的区域；
区域五：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方大于l2-Δl2的区域。
如图2所示，1-5表示区域一至五，1#表示第一追踪方，2#表示第二追踪方，按规则一区域划分的制导指令为：
a、如果目标在区域1:1#机动跟踪，2#保持区域3无间隙；
b、如果目标在区域2:1#保持飞行，2#保持区域3无间隙；
c、如果目标在区域3:判断1#和2#的燃料剩余情况，燃料多者保持区域3无间隙；
d、如果目标在区域4：2#保持飞行，1#保持区域3无间隙；
e、如果目标在区域5：2#机动跟踪，1#保持区域3无间隙。
如果式(4)不成立，则按规则二进行区域划分：
区域六：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离所述第一追踪方大于l1-Δl1的区域；
区域七：所述第一追踪方与所述第二追踪方之间，所述第一追踪方和所述第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围重合的区域；
区域八：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方大于l2-Δl2的区域。
如图3所示，6-8表示区域六至八，1#表示第一追踪方，2#表示第二追踪方，按规则二区域划分的制导指令为：
f、如果目标在区域6:1#机动跟踪，2#保持区域7无间隙；
g、如果目标在区域7:判断1#和2#的燃料剩余情况，燃料多者保持区域7无间隙；
h、如果目标在区域8:2#机动跟踪，1#保持区域7无间隙。
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4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4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4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4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4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4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4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追踪的区域分类及制导控制方法，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、视线角和距离以及速度法向加速能力，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、计算出第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身速度法向加速能力下的覆盖范围及被追踪方在自身速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围；
S40、根据空间点位置进行区域划分，设计对应的制导控制指令；
第一追踪方与第二追踪方的速度方向共线，所述S40包括：
如果(4)式成立
l1+l2>ρ1sinθ1+ρ2sinθ2 (4)
则按规则一进行区域划分：
区域一：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离第一追踪方大于l1-Δl1的区域；
区域二：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离第一追踪方小于l1-Δl1的区域；
区域三：所述第一追踪方与所述第二追踪方之间，所述第一追踪方和所述第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围之外的区域；
区域四：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方小于l2-Δl2的区域；
区域五：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方大于l2-Δl2的区域；
如果式(4)不成立，则按规则二进行区域划分：
区域六：所述第一追踪方远离所述第二追踪方一侧并且距离所述第一追踪方大于l1-Δl1的区域；
区域七：所述第一追踪方与所述第二追踪方之间，所述第一追踪方和所述第二追踪方单独个体法向过载能力的覆盖范围重合的区域；
区域八：所述第二追踪方远离所述第一追踪方一侧并且距离所述第二追踪方大于l2-Δl2的区域；
按所述规则一区域划分的制导指令为：
a、如果目标在所述区域一:所述第一追踪方机动跟踪，所述第二追踪方保持所述区域三无间隙；
b、如果目标在所述区域二:所述第一追踪方保持飞行，所述第二追踪方保持所述区域三无间隙；
c、如果目标在所述区域三:判断所述第一追踪方和所述第二追踪方的燃料剩余情况，燃料多者保持所述区域三无间隙；
d、如果目标在所述区域四：所述第二追踪方保持飞行，所述第一追踪方保持所述区域三无间隙；
e、如果目标在所述区域五：所述第二追踪方机动跟踪，所述第一追踪方保持所述区域三无间隙；
按所述规则二区域划分的制导指令为：
f、如果目标在所述区域六：所述第一追踪方机动跟踪，所述第二追踪方保持所述区域七无间隙；
g、如果目标在所述区域七：判断所述第一追踪方和所述第二追踪方的燃料剩余情况，燃料多者保持所述区域七无间隙；
h、如果目标在所述区域八：所述第二追踪方机动跟踪，所述第一追踪方保持所述区域七无间隙；
其中，θ1和ρ1分别表示第一追踪方相对被追踪方的视线角和距离；
θ2和ρ2分别表示第一追踪方相对被追踪方的视线角和距离；
l1、l2表示第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身速度法向加速能力下的覆盖范围；
Δl1、Δl2表示被追踪方在自身速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围。
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，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。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身速度法向加速能力下的覆盖范围及被追踪方在自身速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围表示为：
式(2)中，l1、l2表示第一追踪方和第二追踪方单独个体在自身速度法向加速能力下的覆盖范围，式(3)中，Δl1、Δl2表示被追踪方在自身速度法向加速能力下时与第一追踪方、第二追踪方交会时的法向运动覆盖范围，n表示被追踪方的速度法向加速能力。
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。
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双视线测量相对导航方法误差分析与编队设计;王楷;徐世杰;黎康;汤亮;;航空学报;20180530(第09期);152-166 *
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