CN115164914A

CN115164914A - 一种单兵作战用导航方法、系统、电子设备及介质

Info

Publication number: CN115164914A
Application number: CN202210813510.5A
Authority: CN
Inventors: 杜春虎; 王玉巍
Original assignee: Beijing Avic Shike Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Avic Shike Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2042-07-11
Also published as: CN115164914B

Abstract

本发明涉及军工行业用导航技术领域，其目的在于提供一种单兵作战用导航方法、系统、电子设备及介质。其中的方法包括：获取军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据；根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组；获取起始定位数据及目的地定位数据，并将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息；对所述运动路径信息进行验证处理，得到最终路径信息。本发明可实现路径信息的自动规划，适用于单兵作战场景。

Description

一种单兵作战用导航方法、系统、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及军工行业用导航技术领域，特别是涉及一种单兵作战用导航方法、系统、电子设备及介质。

背景技术

目前，民用导航系统已经形成了广泛的应用市场，涵盖了以高德、百度为主的手机导航软件，以及多类型的车载和手持导航终端等设备。总体来说，这些系统使用比较方便，智能化程度比较高。

但是，在使用现有技术过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的导航系统在研制开发时，面向的都是民用市场而不是军用市场，无法满足军事应用要。具体地，在军用导航技术领域，尤其是单兵野外作业方向，一般是通过查看手持终端里的电子地图、进行卫星定位及地图标注等方式，获取用户地理信息，并手动规划导航路线，如果在地理信息复杂及行进要求多样的情况下，不能快速准确地规划出导航路线。此外，在进行路线规划时，当前单兵导航系统主要是应用基础地图及民用路网进行路径规划，导航主体也相对单一，不能对有环境要求的军用物资及武器装备进行有效运算规划，不能对野外地理信息和敌方状态进行有效判读，无法满足部队训练及作战快速灵活的军事导航需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供了一种单兵作战用导航方法、系统、电子设备及介质。

本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种单兵作战用导航方法，包括：

获取军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据；

根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组；

获取起始定位数据及目的地定位数据，并将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息；

对所述运动路径信息进行验证处理，得到最终路径信息。

本发明可实现路径信息的自动规划，适用于单兵作战场景。具体地，本发明在实施过程中，通过将获取的军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据进行数字化处理，得到栅格地图数组，然后基于用户输入的起始定位数据及目的地定位数据，即可自动生成路径信息。在此过程中，由于栅格地图数组基于单兵作战用的均是地图数据和导航判据数据等生成，使得本发明适用于单兵作战场景，同时路径信息可自动生成，利于减小用户手动进行路径规划的工作量。

在一个可能的设计中，根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组，包括：

利用栅格法将所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行离散化处理，得到所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据对应的网格数据；

对所述网格数据中的指定网格添加特征参数，得到栅格地图数组。

在一个可能的设计中，将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息，包括：

将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组，得到所述起始定位数据及所述目的地定位数据在所述栅格地图数组中对应的起始栅格和终端栅格；

将所述起始栅格定义为搜索节点；

获取当前搜索节点对应的最优子栅格，所述最优子栅格为从当前搜索节点周围搜索得到的所有子栅格中，评价函数值最低的子栅格；其中，所述评价函数值对应的评价函数为：

f(n)＝g(n)+h(n)；

其中，n表示当前搜索节点，g(n)表示所述起始栅格到当前搜索节点n的距离函数，h(n)为当前搜索节点n到所述终端栅格的最优距离函数；

将搜索节点更新为所述最优子栅格,并重新获取当前搜索节点对应的最优子栅格，直到当前搜索节点为所述终端栅格；

根据所述终端栅格和所有历史搜索节点，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息。

在一个可能的设计中，对所述运动路径信息进行验证处理，包括：

获取历史路径信息，并基于所述历史路径信息构建路径运算模型；

对所述路径运算模型进行训练，得到路径测试集；

基于所述路径测试集，对所述运动路径信息进行反馈式加权验证，得到最终路径信息。

在一个可能的设计中，对所述运动路径信息进行反馈式加权验证，得到验证后路径信息；对所述运动路径信息进行反馈式加权验证后，所述方法还包括：

基于佛洛依德路径平滑算法，获取验证后路径信息中各个点的相邻共线点，并对所述验证后路径信息中的所有相邻共线点进行消除处理，得到消除处理后路径信息；

遍历所述消除处理后路径信息中的所有点，如果任意两点之间连通，则去除该两点间的多余拐点，得到拐点去除后路径信息；

基于卡尔曼滤波算法，对所述拐点去除后路径信息进行抖动过滤计算，得到最终路径信息。

在一个可能的设计中，得到最终路径信息后，所述方法还包括：

采用墨卡托投影技术加载军事地图数据；

采用多图层技术将所述最终路径信息、所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行叠加显示处理。

在一个可能的设计中，将所述最终路径信息、所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行叠加显示处理后，所述方法还包括：

实时获取用户定位数据，并根据所述用户定位数据输出导航指引信息，所述导航指引信息包括交通工具建议信息、导航方向指引信息、路线偏移报警信息和/或进入火力打击范围报警信息。

第二方面，本发明提供了一种单兵作战用导航系统，用于实现如上述任一项所述的单兵作战用导航方法；所述单兵作战用导航系统包括：

数据获取模块，用于获取军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据；

数据处理模块，与所述数据获取模块通信连接，用于根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组；

路径生成模块，与所述数据处理模块通信连接，用于获取起始定位数据及目的地定位数据，并将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息；所述路径生成模块，还用于对所述运动路径信息进行验证处理，得到最终路径信息。

第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序指令；以及，

处理器，用于执行所述计算机程序指令从而完成如上述任一项所述的单兵作战用导航方法的操作。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的计算机程序指令，所述计算机程序指令被配置为运行时执行如上述任一项所述的单兵作战用导航方法的操作。

附图说明

图1是本发明中一种单兵作战用导航方法的流程图；

图2是本发明中一种单兵作战用导航系统的模块框图；

图3是本发明中一种电子设备的模块框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况。

应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

实施例1：

本实施例第一方面提供了一种单兵作战用导航方法，可以但不限于由具有一定计算资源的计算机设备或虚拟机执行，例如由个人计算机、智能手机、个人数字助理或可穿戴设备等电子设备执行，或者由虚拟机执行，以便满足部队训练及作战快速灵活的军事导航需求。

如图1所示，一种单兵作战用导航方法、系统、电子设备及介质，可以但不限于包括有如下步骤：

S1.获取军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据。

S2.根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组，以便于计算机进行识别。

具体地，步骤S2中，根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组，包括：

S201.利用栅格法将所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行离散化处理，得到所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据对应的网格数据。

S202.对所述网格数据中的指定网格添加特征参数，得到栅格地图数组。需要说明的是，对所述网格数据中的指定网格添加特征参数，可便于确定所述网格数据中的指定网格是否为障碍物，并确定其方向向量等特征，以避免运动路径信息中包括障碍物对应的网格数据，从而便于获取准确的运动路径信息。

还应当理解的是，利用格栅法对所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行离散化处理，以得到对应的网格数据，可便于所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据由计算机识别。

S3.获取起始定位数据及目的地定位数据，并将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息。

本实施例的步骤S3中，进行运动路径信息的计算采用Dijkstra算法(迪杰斯特拉算法，一种最短路径算法)与A*(A-Star)算法相结合的方法。

具体地，步骤S3中，将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息，包括：

S301.将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组，得到所述起始定位数据及所述目的地定位数据在所述栅格地图数组中对应的起始栅格和终端栅格。

S302.将所述起始栅格定义为搜索节点。

S303.获取当前搜索节点对应的最优子栅格，所述最优子栅格为从当前搜索节点周围搜索得到的所有子栅格中，评价函数值最低的子栅格；其中，所述评价函数值对应的评价函数为：

f(n)＝g(n)+h(n)；

其中，n表示当前搜索节点，g(n)表示所述起始栅格到当前搜索节点n的距离函数，h(n)为当前搜索节点n到所述终端栅格的最优距离函数，即能求得当前搜索节点n到所述终端栅格距离最小的距离函数，具体地，h(n)是启发函数，其一般采用曼哈顿距离函数。

S304.将搜索节点更新为所述最优子栅格,并重新获取当前搜索节点对应的最优子栅格，直到当前搜索节点为所述终端栅格。

S305.根据所述终端栅格和所有历史搜索节点，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息，即所述运动路径数据为所有搜索节点连接得到的路径信息。

S4.对所述运动路径信息进行验证处理，以便提高运动路径信息的准确度，得到最终路径信息。

本实施例的步骤S4中，对所述运动路径信息进行验证处理，包括：

S401.获取历史路径信息，并基于所述历史路径信息构建路径运算模型；具体地，历史路径信息包括预存的起点与所述起始定位数据相同，终点与所述目的地定位数据相同，同时相关限制条件与本次输出路径信息的限制条件相同的实际运动路线信息。

S402.对所述路径运算模型进行训练，得到路径测试集。

S403.基于所述路径测试集，对所述运动路径信息进行反馈式加权验证，得到验证后路径信息。

S404.基于佛洛依德路径平滑算法，获取所述验证后路径信息中各个点的相邻共线点，并对所述验证后路径信息中的所有相邻共线点进行消除处理，得到消除处理后路径信息；

S405.遍历所述消除处理后路径信息中的所有点，如果任意两点之间连通，则去除该两点间的多余拐点，得到拐点去除后路径信息；

S406.基于卡尔曼滤波算法，对所述拐点去除后路径信息进行抖动过滤计算，得到最终路径信息。

需要说明的是，本实施例中，基于上述步骤对加权验证后路径信息进行平滑处理，以便得到最终路径信息，使得最终路径信息的感官更好，利于提高用户体验。

S5.采用墨卡托投影技术加载军事地图数据；以便于将军事地图数据显示于用户终端的显示屏上；

S6.采用多图层技术将所述最终路径信息、所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行叠加显示处理，以便于用户查看。

S7.实时获取用户定位数据，并根据所述用户定位数据输出导航指引信息，所述导航指引信息包括交通工具建议信息、导航方向指引信息、路线偏移报警信息和/或进入火力打击范围报警信息。需要说明的是，本实施例中，基于导航管理模块输出导航指引信息并进行数据的叠加显示等，以便于进一步提高用户体验。

具体地，本实施例中，所述地理信息数据包括环境测绘数据、北斗定位数据和/或环境监测数据；所述导航判据数据包括指定标识物的定位数据和/或指定标识物的气压高程数据；所述军事侦查数据包括敌方火力范围数据、敌方火力类型数据、敌方侦查范围数据、敌方驻地范围数据和/或侦查行进路径数据。

本实施例中，环境测绘数据、北斗定位数据、环境监测数据和/或军事侦查数据通过数据采集模块采集并处理后存储至多源数据库中，其中数据采集模块包括环境测绘数据接口、北斗定位数据接口、环境传感器数据接口和/或军事侦查数据接口，以及与环境测绘数据接口、北斗定位数据接口、环境传感器数据接口和/或军事侦查数据接口通信连接的数据采集处理器。具体地，环境测绘数据通过环境测绘数据接口得到，北斗定位数据基于北斗定位数据接口得到，环境监测数据基于环境传感器数据接口得到，军事侦查数据基于军事侦查数据接口得到；数据采集处理器接收到环境测绘数据、北斗定位数据、环境监测数据和/或军事侦查数据后，对其依次进行结构化处理、建立特征模型及提取标签属性信息后存储至多源数据库中。

所述地理信息数据、军事地图数据和导航判据数据预存在多源数据库中。

本实施例可实现路径信息的自动规划，适用于单兵作战场景。具体地，本实施例在实施过程中，通过将获取的军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据进行数字化处理，得到栅格地图数组，然后基于用户输入的起始定位数据及目的地定位数据，即可自动生成路径信息。在此过程中，由于栅格地图数组基于单兵作战用的均是地图数据和导航判据数据等生成，使得本实施例适用于单兵作战场景，同时路径信息可自动生成，利于减小用户手动进行路径规划的工作量。

实施例2：

本实施例提供一种单兵作战用导航系统，用于实现实施例1中单兵作战用导航方法；如图2所示，所述单兵作战用导航系统包括：

实施例3：

在实施例1或2的基础上，本实施例公开了一种电子设备，该设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者台式电脑等。电子设备可能被称为用于终端、便携式终端、台式终端等，如图3所示，电子设备包括：

存储器，用于存储计算机程序指令；以及，

处理器，用于执行所述计算机程序指令从而完成如实施例1中任一所述的单兵作战用导航方法的操作。

具体地，处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable LogicArray，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。

存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器801所执行以实现本申请中实施例1提供的单兵作战用导航方法。

在一些实施例中，终端还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。

通信接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。在一些实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。

显示屏305用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。

电源306用于为电子设备中的各个组件进行供电。

实施例4：

在实施例1至3任一项实施例的基础上，本实施例公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的计算机程序指令，所述计算机程序指令被配置为运行时执行如实施例1所述的单兵作战用导航方法的操作。

需要说明的是，所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims

1.一种单兵作战用导航方法，其特征在于：包括：

获取军事地图数据、地理信息数据和导航判据数据；

对所述运动路径信息进行验证处理，得到最终路径信息。

2.根据权利要求1所述的一种单兵作战用导航方法，其特征在于：根据所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据，得到栅格地图数组，包括：

3.根据权利要求2所述的一种单兵作战用导航方法，其特征在于：将所述起始定位数据及所述目的地定位数据输入所述栅格地图数组进行处理，得到由所述起始定位数据至所述目的地定位数据的运动路径信息，包括：

将所述起始栅格定义为搜索节点；

f(n)＝g(n)+h(n)；

4.根据权利要求1所述的一种单兵作战用导航方法，其特征在于：对所述运动路径信息进行验证处理，包括：

对所述路径运算模型进行训练，得到路径测试集；

5.根据权利要求4所述的一种单兵作战用导航方法，其特征在于：对所述运动路径信息进行反馈式加权验证，得到验证后路径信息；对所述运动路径信息进行反馈式加权验证后，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的一种单兵作战用导航方法，其特征在于：得到最终路径信息后，所述方法还包括：

采用墨卡托投影技术加载军事地图数据；

7.根据权利要求6所述的一种单兵作战用导航方法，其特征在于：将所述最终路径信息、所述军事地图数据、所述地理信息数据和所述导航判据数据进行叠加显示处理后，所述方法还包括：

8.一种单兵作战用导航系统，其特征在于：用于实现如权利要求1至7中任一项所述的单兵作战用导航方法；所述单兵作战用导航系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于：包括：

存储器，用于存储计算机程序指令；以及，

处理器，用于执行所述计算机程序指令从而完成如权利要求1至7中任一项所述的单兵作战用导航方法的操作。

10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的计算机程序指令，其特征在于：所述计算机程序指令被配置为运行时执行如权利要求1至7中任一项所述的单兵作战用导航方法的操作。