CN115309186A - 一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到环境构设领域任务规划技术，提出了一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法，包括任务状态监视、任务场景更新、任务重规划、快速分析、计划可行性评估等过程。该方法根据具体类型的任务调整指令，在无人空中平台现有任务计划基础上，快速调整无人空中平台航线计划、载荷任务计划、通信链路计划等。适用于蓝方训练环境构设场景，也可以应用到其他场景的任务规划领域。
Description
技术领域
本发明涉及到环境构设领域任务规划技术，特别涉及一种无人空中平台任务在线重规划方法，适用于蓝方训练环境构设场景，也可以应用到其他场景的任务规划领域。
背景技术
无人空中平台一般包括无人机、飞艇、无人直升机和小型无人机。蓝方也称“威胁目标”“假想敌”，是按照敌方编制装备、战术原则等组成的专门模拟敌方的组织。蓝方应用多种型号的无人空中平台模拟敌方(卫星、精确制导武器、飞机)在特定区域构设空中威胁。任务重规划是通过调整无人空中平台的任务计划，即任务分配方案和航线计划，及与航线相配套的通信计划、载荷使用计划等，从而达到动态调整空中威胁环境的目的。任务重规划面临两个难点：
一是重规划还应考虑任务调整所给定的最晚调整完时限，若不能在规定时间内调整完毕，则失去可调整的意义；
二是在任务过程中的重新规划是有限制条件的规划，应首先考虑无人空中平台现有油量、载荷情况，在现有平台不能满足任务时，再考虑增加其它平台。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法。该方法根据临机调整指令，在无人空中平台现有任务计划基础上，快速调整无人空中平台航路计划、载荷任务计划、通信链路计划等。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法，包括以下步骤：
(1)获取预先规划阶段已经形成的针对当前训练任务的无人空中平台任务规划所需的当前任务场景，包括环境信息、双方人员部署、已分析和量化后的无人空中平台任务清单和无人空中平台任务计划；同时，获取当前阶段未使用且可用的无人空中平台、载荷设备和通信保障的现可用资源；
(2)接收上级下发的任务调整指令；
(3)更新所有正在执行任务的无人空中平台和载荷设备状态，包括无人空中平台的当前位置、速度、方向和剩余油量、载荷开机情况和任务模式、通信设备连接情况以及其它对抗对象和保障系统的状态；
(4)根据获取的当前任务场景、现可用资源和任务调整指令，生成新的任务场景；
(5)根据当前新的任务场景，在现有无人空中平台任务计划基础上，开展任务重规划，快速调整无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划，生成新的空中威胁环境。
(6)建立评估模型，并降低仿真分析的时间颗粒度，对调整后的无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划进行仿真，快速分析评估相关计划的可行性；其中评估模型包括侦察和通信信号模型以及覆盖能力、受干扰能力和通信链路能力分析模型；
(7)对快速分析后的无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划进行无人空中平台生存安全评估；其中，无人空中平台生存安全评估包括计算各无人空中平台剩余油量是否满足剩余飞行航线距离、各航线段最低高度是否满足低空飞行安全要求、交叉航线在高度和时间上是否达到时空错开的要求。
其中，步骤(2)中任务调整指令为固定的3种指令模板，包括：新增无人空中平台任务、取消无人空中平台任务和调整无人空中平台任务。
其中，步骤(5)任务重规划的具体步骤如下：
(501)判定调整任务所需资源类别和数量，并判断当前条件是否能够达到任务要求，若不能则上报上级，并退出任务重规划；若能则进一步判断任务调整指令类别，若调整指令类别为固定的3种指令模板之一，则执行步骤(502)，否则上报上级；
(502)当调整指令类别为新增无人空中平台时，对新增无人空中平台规划从起飞到各任务区域、在任务区域内执行任务以及再到返回降落机场的完整航线；根据无人空中平台完整航线计划、载荷设备的工作模式和约束以及任务时间约束，规划载荷使用计划，规划内容包括载荷开机条件、工作模式和关机条件；并根据无人空中平台完整航线计划、地形数据和地面站部署情况，生成链路使用策略，内容包括调制方式、抗干扰方式、功率、编码方式和天线选择；
当调整指令类别为取消无人空中平台任务时，删除现有无人空中平台任务计划中对应无人空中平台相关内容；
当调整指令类别为调整无人空中平台任务，若任务已明确指派给某无人空中平台，则对该无人空中平台进行航线重规划、载荷使用计划和链路使用计划调整；若任务为新增任务和改变任务，则通过插入、删除和替换的方式调整各无人空中平台的任务时序，对特定无人空中平台进行航线重规划、载荷使用计划和链路使用计划调整。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1、本发明针对背景技术中环境构设场景，提出了一种较通用的无人空中平台任务在线重规划方法，通用化程度较高。
2、本发明根据临机调整指令，在无人空中平台现有任务计划基础上，快速调整无人空中平台航线计划、载荷使用计划、通信链路使用计划等。
3、本发明提出了任务调整指令具体类型，具体包括3种类型：新增无人空中平台任务、取消无人空中平台任务、调整无人空中平台任务。
4、本发明不要求规划人员参与其中，限定新增任务应是事先分析过的，这些事先分析过的任务存在备选新增任务列表中，情况预判时，对于新增任务情况，直接在新增任务列表中查找，相比规划人员参与时效性更高。
附图说明
图1是本发明实施例中无人空中平台任务在线重规划流程图；
图2是本发明实施例中在线重规划具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法包括任务状态监视、任务场景更新、任务重规划、快速分析、计划可行性评估等。
无人空中平台执行任务过程中，若指挥员根据任务情况选择重规划并下达调整指令，则启动重规划流程。首先更新任务场景，其次判断当前条件是否能够达到任务要求，不能则退出，能则进一步确定任务调整类型，完成航线规划、链路通信规划、载荷任务规划等，为了提高任务重规划的时效性，任务重规划采用快速分析法对任务规划结果进行分析，满足任务要求则进行任务规划结果的下发，无人空中平台及载荷等根据任务规划结果执行任务，否则重复规划。具体包括以下步骤：
(1)获取预先规划阶段已经形成的针对当前训练任务的无人空中平台任务规划所需的当前任务场景，包括环境信息、双方人员部署、已分析和量化后的无人空中平台任务清单和无人空中平台任务计划；同时，获取当前阶段未使用且可用的无人空中平台、载荷设备和通信保障的现可用资源；
(2)接收上级下发的任务调整指令；任务调整指令为固定的3种指令模板，包括：新增无人空中平台任务、取消无人空中平台任务和调整无人空中平台任务。
新增无人空中平台任务：已经明确知道无人空中平台执行该任务的任务位置/区域、时间要素、载荷类型及工作模式需求、任务优先情况等。明确知道无人空中平台任务，相当于已经完成了任务等效处理和量化工作。
取消无人空中平台任务：取消正在执行或待执行的无人空中平台任务，需调整无人空中平台飞行航线、载荷和通信计划。
调整无人空中平台任务：调整已分配给无人空中平台的任务的执行次序、调整任务区域或其它执行要素等。
(3)更新所有正在执行任务的无人空中平台和载荷设备状态，包括无人空中平台的当前位置、速度、方向和剩余油量、载荷开机情况和任务模式、通信设备连接情况以及其它对抗对象和保障系统的状态；
(4)根据获取的当前任务场景、现可用资源和任务调整指令，生成新的任务场景；
(5)根据当前新的任务场景，在现有无人空中平台任务计划基础上，开展任务重规划，快速调整无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划，生成新的空中威胁环境。
如图2所示，任务重规划步骤具体包括：
(501)判定调整任务所需资源类别和数量，并判断当前条件是否能够达到任务要求，若不能则上报上级，并退出任务重规划；若能则进一步判断任务调整指令类别，若调整指令类别为固定的3种指令模板之一，则执行步骤(502)，否则上报上级；
(502)当调整指令类别为新增无人空中平台时，对新增无人空中平台规划从起飞到各任务区域、在任务区域内执行任务以及再到返回降落机场的完整航线；根据无人空中平台完整航线计划、载荷设备的工作模式和约束以及任务时间约束，规划载荷使用计划，规划内容包括载荷开机条件、工作模式和关机条件；并根据无人空中平台完整航线计划、地形数据和地面站部署情况，生成链路使用策略，内容包括调制方式、抗干扰方式、功率、编码方式和天线选择；
当调整指令类别为取消无人空中平台任务时，删除现有无人空中平台任务计划中对应无人空中平台相关内容；
当调整指令类别为调整无人空中平台任务，若任务已明确指派给某无人空中平台，则对该无人空中平台进行航线重规划、载荷使用计划和链路使用计划调整；若任务为新增任务和改变任务，则通过插入、删除和替换的方式调整各无人空中平台的任务时序，对特定无人空中平台进行航线重规划、载荷使用计划和链路使用计划调整。
(6)建立评估模型，并降低仿真分析的时间颗粒度，对调整后的无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划进行仿真，快速分析评估相关计划的可行性；其中评估模型包括侦察和通信信号模型以及覆盖能力、受干扰能力和通信链路能力分析模型；
(7)对快速分析后的无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划进行无人空中平台生存安全评估；其中，无人空中平台生存安全评估包括计算各无人空中平台剩余油量是否满足剩余飞行航线距离、各航线段最低高度是否满足低空飞行安全要求、交叉航线在高度和时间上是否达到时空错开的要求。
需要说明的是，由于环境构设任务的特殊性，在任务执行前的预先规划阶段，很多规划算法需要人的参与，预先规划更多的是帮助人做计算和分析；在重规划阶段，若有新增任务，由于时效性要求，人不能参与规划其中，因此为了安全考虑，限定新增任务应是事先分析过的，这些事先分析过的任务存在备选新增任务列表中。情况预判时，对于新增任务情况，在新增任务列表中查找，若有该任务，则继续流程；若无该任务则上报上级。
总之，本发明提出了一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法。该方法根据具体类型的临机调整指令，在无人空中平台现有任务计划基础上，快速调整无人空中平台航路计划、载荷任务计划、通信链路计划等。适用于蓝方训练环境构设场景，也可以应用到其他场景的任务规划领域。
Claims (3)
1.一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取预先规划阶段已经形成的针对当前训练任务的无人空中平台任务规划所需的当前任务场景，包括环境信息、双方人员部署、已分析和量化后的无人空中平台任务清单和无人空中平台任务计划；同时，获取当前阶段未使用且可用的无人空中平台、载荷设备和通信保障的现可用资源；
(2)接收上级下发的任务调整指令；
(3)更新所有正在执行任务的无人空中平台和载荷设备状态，包括无人空中平台的当前位置、速度、方向和剩余油量、载荷开机情况和任务模式、通信设备连接情况以及其它对抗对象和保障系统的状态；
(4)根据获取的当前任务场景、现可用资源和任务调整指令，生成新的任务场景；
(5)根据当前新的任务场景，在现有无人空中平台任务计划基础上，开展任务重规划，快速调整无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划，生成新的空中威胁环境。
(6)建立评估模型，并降低仿真分析的时间颗粒度，对调整后的无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划进行仿真，快速分析评估相关计划的可行性；其中评估模型包括侦察和通信信号模型以及覆盖能力、受干扰能力和通信链路能力分析模型；
(7)对快速分析后的无人空中平台航线计划及相关载荷和链路使用计划进行无人空中平台生存安全评估；其中，无人空中平台生存安全评估包括计算各无人空中平台剩余油量是否满足剩余飞行航线距离、各航线段最低高度是否满足低空飞行安全要求、交叉航线在高度和时间上是否达到时空错开的要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法，其特征在于，步骤(2)中任务调整指令为固定的3种指令模板，包括：新增无人空中平台任务、取消无人空中平台任务和调整无人空中平台任务。
3.根据权利要求2所述的一种基于环境构设的无人空中平台任务在线重规划方法，其特征在于，步骤(5)任务重规划的具体步骤如下：
(501)判定调整任务所需资源类别和数量，并判断当前条件是否能够达到任务要求，若不能则上报上级，并退出任务重规划；若能则进一步判断任务调整指令类别，若调整指令类别为固定的3种指令模板之一，则执行步骤(502)，否则上报上级；
(502)当调整指令类别为新增无人空中平台时，对新增无人空中平台规划从起飞到各任务区域、在任务区域内执行任务以及再到返回降落机场的完整航线；根据无人空中平台完整航线计划、载荷设备的工作模式和约束以及任务时间约束，规划载荷使用计划，规划内容包括载荷开机条件、工作模式和关机条件；并根据无人空中平台完整航线计划、地形数据和地面站部署情况，生成链路使用策略，内容包括调制方式、抗干扰方式、功率、编码方式和天线选择；
当调整指令类别为取消无人空中平台任务时，删除现有无人空中平台任务计划中对应无人空中平台相关内容；
当调整指令类别为调整无人空中平台任务，若任务已明确指派给某无人空中平台，则对该无人空中平台进行航线重规划、载荷使用计划和链路使用计划调整；若任务为新增任务和改变任务，则通过插入、删除和替换的方式调整各无人空中平台的任务时序，对特定无人空中平台进行航线重规划、载荷使用计划和链路使用计划调整。
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