ES2899311T3 - Posicionamiento de un conjunto de vehículos - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento implementado por ordenador de posicionamiento de un conjunto de vehículos con respecto a un objeto y un conjunto de objetivos, comprendiendo el procedimiento: generar (302) una isovista mediante el uso de los datos obtenidos de al menos un sensor asociado con el objeto; usar la isovista para calcular (304) una posición estimada en un entorno de cada objetivo del conjunto de objetivos con respecto al objeto; calcular (306) una pluralidad de posiciones en el entorno para cada vehículo del conjunto de vehículos en base a las posiciones estimadas de los objetivos, cada posición de la pluralidad de posiciones que tiene un valor asociado que representa un número de los objetivos en sus posiciones estimadas que están dentro de una proximidad predeterminada del vehículo en esa posición; seleccionar (308) un subconjunto de las posiciones de la pluralidad de posiciones en base a los valores asociados y posicionar (310) el conjunto de vehículos en base al subconjunto seleccionado de las posiciones.

Description

DESCRIPCIÓN
Posicionamiento de un conjunto de vehículos
La presente invención se refiere al posicionamiento de un conjunto de vehículos.
Puede desearse posicionar los vehículos de una manera al menos parcialmente autónoma. Por ejemplo, un objetivo puede ser determinar las posiciones de uno o más vehículos de escolta alrededor de un convoy de una manera que lo proteja mejor de entidades hostiles, tales como botes piratas que quieren capturar los barcos del convoy. La visibilidad del convoy y del(los) vehículo(s) de escolta puede limitarse por obstáculos en el entorno, tales como líneas costeras, islas y embarcaciones de terceros. Los piratas pueden ser astutos y usar tales obstáculos como cobertura con el fin de acercarse al convoy sin que se detecten antes de iniciar su corrida final, reduciendo así el tiempo de reacción disponible para los vehículos de escolta.
Las investigaciones conocidas en el campo del Análisis de Operaciones (por ejemplo, Wagner, Mylander y Sanders, "Naval Operations Analysis", Naval Institute Press, 2002) pueden determinar la colocación de las pantallas de destructores u otras embarcaciones de escolta. Sin embargo, este análisis se lleva a cabo antes del inicio de una misión y sus resultados se codifican como tácticas y órdenes permanentes para su uso posterior. Este enfoque puede ser suficiente para su uso en el mar abierto, pero no puede tener en cuenta las restricciones de visibilidad que se producen cuando se navega a través de aguas restringidas cerca de tierra, por ejemplo.
El documento EP 2355451 A1 divulga un sistema y procedimiento para las misiones de protección marítima, que comprende un número de nodos equipados con cajas que comprenden al menos dos sensores, un módulo de posicionamiento, un módulo de procesamiento y un módulo de comunicación. El sistema es capaz de ejecutar los procesos cooperativos de detección de intención para calcular la probabilidad de una amenaza.
Las realizaciones de la presente invención pretenden abordar al menos algunos de los problemas técnicos anteriores.
Las realizaciones pueden calcular automáticamente las posiciones para uno o más vehículos, tales como vehículos que escoltan un objeto protegido, de modo que la probabilidad de que el(los) vehículo(s) de escolta intercepten uno o más vehículos piratas que se dirigen al objeto protegido se maximice sustancialmente.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento (implementado por ordenador) para posicionar un conjunto de vehículos con respecto a un objeto y un conjunto de objetivos, el procedimiento que comprende:
generar una isovista mediante el uso de los datos obtenidos de al menos un sensor asociado con el objeto; usar la isovista para calcular una posición estimada en un entorno de cada objetivo del conjunto de objetivos con respecto al objeto;
calcular una pluralidad de posiciones en el entorno para cada vehículo del conjunto de vehículos en base a las posiciones estimadas de los objetivos, cada posición de la pluralidad de posiciones que tiene un valor asociado que representa un número de los objetivos en sus posiciones estimadas que están dentro de una proximidad predeterminada del vehículo en esa posición;
seleccionar un subconjunto de las posiciones de la pluralidad de posiciones en base a los valores asociados y posicionar el conjunto de vehículos en base al subconjunto seleccionado de las posiciones.
En algunas realizaciones, el conjunto de vehículos puede comprender los vehículos de escolta. El objeto puede comprender al menos un vehículo para que sea protegido/apantallado por los vehículos de escolta. El conjunto de objetivos puede comprender un conjunto de vehículos hostiles dirigidos a atacar al menos un vehículo protegido/apantallado por el conjunto de vehículos de escolta.
La proximidad predeterminada puede representar una distancia a la que uno de los vehículos de escolta puede interceptar al menos uno de los vehículos hostiles.
La etapa de calcular las posiciones estimadas de los objetivos puede comprender posicionar un número de los objetivos en posiciones donde la detectabilidad por el al menos un dispositivo sensor es limitado. El número puede comprender una proporción (por ejemplo, al menos el 10 %) del conjunto de objetivos.
Cuando el al menos un sensor comprende un sensor electroóptico, la etapa de calcular las posiciones estimadas de los objetivos puede comprender:
posicionar el número de los objetivos en posiciones correspondientes a un borde exterior de la isovista.
El número de los objetivos puede posicionarse en dicho borde exterior de la isovista que está más cerca del objeto. Cuando el al menos un sensor comprende un radar, la etapa de calcular las posiciones estimadas de los objetivos puede comprender:
posicionar el número de los objetivos en posiciones en el entorno que tienen una baja detectabilidad por el radar. La etapa de calcular la pluralidad de las posiciones de los vehículos en el entorno en base a la posición calculada de los objetivos puede comprender:
calcular una Región de Enfoque para cada uno de los objetivos y
calcular al menos una posición de la pluralidad de las posiciones de los vehículos que está dentro de la Región de Enfoque.
La Región de Enfoque puede calcularse mediante el uso de cualquier enfoque adecuado, incluido el procedimiento descrito en el documento "Search and Screening" de Koopman referenciado más abajo. Por ejemplo, la etapa de calcular la pluralidad de posiciones de los vehículos puede comprender determinar una pluralidad de posiciones iniciales para el vehículo, cada posición inicial que está dentro de un círculo nocional que tiene un radio calculado en base a una velocidad del objetivo, una velocidad del vehículo y un período de tiempo hasta la posible interceptación del objetivo por el vehículo.
La etapa de seleccionar un subconjunto de posiciones puede comprender:
seleccionar las posiciones que resultan en una probabilidad más alta de que un mayor número de los objetivos en sus posiciones estimadas estén dentro de la proximidad predeterminada de al menos algunos de los vehículos. La etapa de seleccionar un subconjunto de posiciones puede comprender:
seleccionar las posiciones que resultan en un mayor número de los objetivos que están dentro de la proximidad predeterminada de al menos algunos de los vehículos.
La etapa de seleccionar un subconjunto de posiciones puede comprender:
para cada una de las posiciones de la pluralidad de posiciones, calcular una relación del número de los objetivos dentro de la proximidad predeterminada a un número total de los objetivos y
seleccionar las posiciones en base a las relaciones calculadas.
La etapa de seleccionar el subconjunto de las posiciones puede comprender aplicar una técnica de optimización a las relaciones calculadas. La técnica de optimización puede comprender una técnica de optimización heurística, de recocido o de enjambre de partículas.
De acuerdo con otro aspecto se proporciona un producto de programa informático que comprende las instrucciones que, cuando el programa es ejecutado por un ordenador, hacen que el ordenador lleve a cabo un procedimiento sustancialmente como se describe en la presente memoria.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un sistema adaptado para posicionar un conjunto de vehículos con respecto a un objeto y un conjunto de objetivos, el sistema que comprende al menos un procesador configurado para:
generar una isovista mediante el uso de los datos obtenidos de al menos un sensor asociado con el objeto; usar la isovista para calcular una posición estimada en un entorno de cada objetivo del conjunto de objetivos con respecto al objeto;
calcular una pluralidad de posiciones en el entorno para cada vehículo del conjunto de vehículos en base a las posiciones estimadas de los objetivos, cada posición de la pluralidad de posiciones que tiene un valor asociado que representa un número de los objetivos en sus posiciones estimadas que están dentro de una proximidad predeterminada del vehículo en esa posición;
seleccionar un subconjunto de las posiciones de la pluralidad de posiciones en base a los valores asociados y posicionar el conjunto de vehículos en base al subconjunto seleccionado de las posiciones.
El sistema puede comprender un sistema de gestión configurado para emitir señales que representan las posiciones seleccionadas.
Otros aspectos de la invención pueden proporcionar un vehículo o el sistema de control de vehículo, configurado para recibir y ejecutar las señales que representan las posiciones emitidas por un procedimiento/sistema sustancialmente como se describe en la presente memoria.
De acuerdo con un aspecto adicional, se proporciona un vehículo (por ejemplo, un vehículo al menos parcialmente autónomo o un vehículo tripulado) que incluye un componente, tal como un dispositivo informático o el sistema de control, configurado para ejecutar un procedimiento sustancialmente como se describe en la presente memoria. Breve descripción de las figuras
Para una mejor comprensión de la invención y para mostrar cómo pueden llevarse a cabo las realizaciones de la misma en efecto, se hará referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos diagramáticos adjuntos, en los que:
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un conjunto de vehículos de escolta que pueden proteger un convoy de los vehículos piratas;
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un dispositivo informático;
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra las operaciones realizadas por el dispositivo informático de acuerdo con una realización de ejemplo;
La Figura 4 ilustra esquemáticamente una isovista de ejemplo generada mediante el uso de los datos proporcionados por un sensor electroóptico;
La Figura 5 ilustra esquemáticamente una isovista de ejemplo generada mediante el uso de los datos proporcionados por un sensor basado en radar y
Las Figuras 6A - 6C ilustran esquemáticamente un cálculo de Región de Enfoque.
Descripción detallada de las figuras
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un conjunto de vehículos 102A, 102B, 102C. En el ejemplo, estos vehículos comprenden vehículos de escolta en forma de Vehículos de Superficie no Tripulados (USV), aunque debe entenderse que el número (uno o más) y los tipos de vehículos pueden variar. Cada uno de los vehículos de escolta 102 puede ser al menos parcialmente autónomo. Es decir, el posicionamiento del vehículo puede controlarse directamente de forma automática mediante las señales generadas por ordenador, en lugar de por un operador humano. El alcance del control autónomo puede variar. Por ejemplo, la dirección y/o la velocidad del vehículo pueden controlarse mediante las señales generadas por ordenador, mientras que otras características o subsistemas del vehículo pueden estar bajo control humano (local o remoto). Además, puede ser posible conmutar el vehículo entre procedimientos de control totalmente autónomos, parcialmente autónomos y/o manuales.
La Figura 1 también ilustra un objeto 104 que es para que sea apantallado/protegido por los vehículos de escolta 102. En el ejemplo, el objeto comprende un convoy que incluye un conjunto de barcos, que pueden ser de diferentes tipos, aunque debe entenderse que esto es solamente ilustrativo. El convoy puede viajar a una velocidad relativamente lenta comparado con los otros vehículos/objetos o puede estar estático a veces.
La Figura 1 ilustra además un conjunto de objetivos en movimiento 106A, 106B, 106C que se están controlando para moverse generalmente hacia el convoy 104 con el fin de tomar alguna acción en relación con él, por ejemplo, un ataque. Solamente a modo de ejemplo, los objetivos 106 se denominarán más abajo como "vehículos piratas" y para que sean el objetivo de los vehículos de escolta con el fin de prevenir o al menos limitar, un ataque al convoy. Los vehículos piratas pueden estar bajo el control humano (local o remoto) y/o pueden ser al menos parcialmente autónomos. Los vehículos piratas pueden ser de diferentes tipos entre sí y, de nuevo, debe entenderse que el número (uno o más) y el tipo de objetivos son meramente ilustrativos.
En el ejemplo de la Figura 1, los vehículos 102, 104, 106 comprenden vehículos acuáticos, tales como USV, barcos, botes o submarinos. Sin embargo, se apreciará que, en otras realizaciones, los tipos de vehículos pueden variar y pueden incluir varios tipos de vehículos terrestres (por ejemplo, vehículos todo terreno, etc.) y/o aéreos (por ejemplo, aviones, helicópteros, drones, etc.).
En el ejemplo de la Figura 1, algunos de los vehículos piratas 106A, 106B se localizan detrás de una masa terrestre 107 y, por lo tanto, no están en la línea de visión de un dispositivo sensor 108 localizado en el convoy 104. En el ejemplo, el dispositivo sensor tiene un rango indicado por el círculo 110 y uno de los vehículos piratas 106C también se localiza fuera del rango. En este tipo de situación, los vehículos piratas pueden no ser detectables hasta que estén relativamente cerca del convoy, lo que da a los vehículos de escolta menos tiempo para intentar interceptarlos y aumenta el riesgo de un ataque dañino.
Por lo tanto, las realizaciones pueden pretender calcular las posiciones de los vehículos de escolta en el entorno que rodea al convoy donde es más probable que sean capaces de interceptar a los vehículos piratas a tiempo en caso de que aparezcan, por ejemplo, desde detrás de una masa de tierra u otro obstáculo. Las realizaciones pueden implementar esto al estimar las posiciones de los piratas "virtuales" en localizaciones donde existe mayor riesgo de que un vehículo pirata real esté al acecho sin ser detectado. Los vehículos de escolta pueden entonces posicionarse de modo que estén listos para interceptar a estos piratas virtuales. Por lo tanto, si un vehículo pirata real aparece en/cerca de la posición de un pirata virtual, entonces puede ser interceptado rápidamente por al menos uno de los vehículos de escolta.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un dispositivo informático 200. Este tipo de dispositivo informático puede instalarse a bordo de al menos uno de los vehículos de escolta 102 y/o al menos uno de los vehículos de convoy 104. Alternativamente, el dispositivo informático puede localizarse de forma remota (por ejemplo, en una base terrestre) y puede estar en comunicación con uno o más dispositivos a bordo de uno o más de los vehículos 102, 104. Por ejemplo, el dispositivo informático 200 puede estar en una localización remota de los vehículos y comunicarse con un dispositivo a bordo de uno de los vehículos de convoy 104. Ese dispositivo puede entonces enviar las señales de control a los dispositivos/sistemas a bordo de los vehículos de escolta 102 con el fin de posicionarlos de forma autónoma. En algunas realizaciones, el dispositivo informático 200 puede ser parte de un sistema de gestión de combate que puede comandar y controlar sistemas externos no tripulados. El sistema puede estar en comunicación con una herramienta de planificación de misión que formula los planes de misión para los sistemas externos al descomponer los objetivos de la misión, como se establece por un operador, en tareas que se asignan a los activos disponibles y los tiempos de ejecución de los cuales están programados. La etapa de descomposición puede codificar las tácticas y órdenes permanentes y, por lo tanto, está bien colocado para calcular las posiciones de escolta óptimas para un objetivo de misión de convoy dado.
El dispositivo informático 200 incluye típicamente un procesador 202 y una memoria 204. El dispositivo informático puede incluir además al menos una interfaz de comunicaciones 206 que le permite transferir los datos hacia/desde otros dispositivos, tales como otros dispositivos informáticos instalados a bordo en uno o más de los (otros) vehículos de escolta 102 y/o en uno o más de los (otros) vehículos de convoy 104. La interfaz de comunicaciones proporcionará típicamente la comunicación inalámbrica a través de una red de comunicaciones y puede transferir los datos en una manera cifrada. El dispositivo informático puede comprender los componentes convencionales adicionales, tales como una pantalla, la interfaz de usuario, el almacenamiento externo, etc., que no necesitan describirse aquí en detalle. En algunos casos, los componentes y/o funciones del dispositivo informático pueden estar distribuidos.
En algunos casos, particularmente cuando el dispositivo informático 200 se localiza a bordo de uno de los vehículos de escolta 102, puede incluir además (o estar en comunicación con) un controlador de vehículo 207. El controlador de vehículo puede comprender circuitos o similares que pueden controlar directamente uno o más componentes/subsistemas de posicionamiento del vehículo de escolta, incluidos los que pueden controlar la dirección y la velocidad del vehículo, lo que le permite funcionar como un vehículo al menos parcialmente autónomo.
El dispositivo informático 200 puede incluir al menos un dispositivo sensor 208. Alternativa o adicionalmente, el dispositivo informático puede estar en comunicación directa o indirecta con al menos un dispositivo sensor (por ejemplo, a través de una red de comunicaciones o conexión por alámbrica/inalámbrica). En el ejemplo, el al menos un dispositivo sensor puede asociarse con el convoy 104. En algunos casos, el(los) dispositivo(s) sensor(es) pueden instalarse en uno de los vehículos de convoy. Alternativa o adicionalmente, el(los) dispositivo(s) sensor(es) pueden localizarse en otro objeto/vehículo móvil (por ejemplo, un vehículo autónomo, tal como uno de los vehículos de escolta 102) que se mantiene muy próximo al convoy, por ejemplo, siguiéndolo. El(los) dispositivo(s) sensor(es) pueden controlarse, por ejemplo, puede estar bajo control remoto desde el dispositivo informático 200 o desde uno o más de otro(s) dispositivo(s) y/u operador(es). El(los) dispositivo(s) sensor(es) pueden comprender un sensor electroóptico, un sensor basado en radar y/o cualquier otro dispositivo adecuado. En el caso de un sensor electroóptico, el dispositivo puede comprender una cámara fotográfica/de vídeo, un dispositivo de imágenes infrarrojas, un dispositivo de imágenes ultravioleta, etc.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas que pueden realizarse mediante una realización de ejemplo, por ejemplo, mediante la ejecución de código en el dispositivo informático 200. Se apreciará que las etapas ilustradas son solamente ilustrativas y, en realizaciones alternativas, algunos de ellos pueden omitirse, reordenarse y/o realizarse de manera simultánea en lugar de secuencialmente. Además, pueden realizarse etapas adicionales (no ilustradas). El experto comprenderá que las etapas pueden implementarse mediante hardware y/o software, mediante el uso de cualquier lenguaje/técnica de programación y estructura de datos adecuados, cuando sea apropiado. El procedimiento puede iniciarse y/o terminarse por un usuario o automáticamente cuando se cumplen ciertas condiciones, por ejemplo, en base a las señales de control externas que se reciben.
En la etapa 302, las realizaciones pueden generar una isovista que describe el espacio visible alrededor del convoy 104. Una isovista comprende un volumen de espacio visible desde un cierto punto y tiempo, con respecto a su entorno. La realización puede generar la isovista a partir de un cálculo de la línea de visión mediante el uso de los datos obtenidos del al menos un dispositivo sensor 208 que se asocia con el convoy 104. La isovista puede generarse mediante el uso de cualquier técnica adecuada, por ejemplo, trazado de rayos o cálculos de visibilidad, en base a los datos proporcionados por un sensor electroóptico. En algunas realizaciones, una variable de ángulo puede establecerse inicialmente en cero, con el procedimiento encontrando la intersección más cercana en la línea de rango máximo del sensor desde el origen en la dirección de este ángulo. El ángulo se incrementa hasta que se completa un círculo para generar la isovista. Alternativa o adicionalmente, la isovista puede incluir un área en la que un objeto es detectable cuando se ilumina con uno o más dispositivos sensores basados en radar 208 desde un punto dado. En este caso, la isovista no tiene un borde nítido y claro, pero se describe mediante un campo de probabilidad donde la probabilidad de detección disminuyó hacia los bordes.
La Figura 4 ilustra un ejemplo de una isovista 400 generada en base a los datos proporcionados por un sensor electroóptico. La isovista de ejemplo se aproxima mediante el uso de una unión de triángulos como una representación interna, pero debe entenderse que esto es solamente ilustrativo. En algunos lugares, la línea de visión del sensor no se extendía hasta el borde exterior de la isovista. Los elementos 402, 404 y 406 en la Figura representan los obstáculos generalizados que bloquean la línea de visión.
La Figura 5 ilustra un ejemplo de una isovista 500 generada en base a los datos proporcionados por un radar. En el ejemplo, las posiciones en la isovista son de color/sombreado en base a la probabilidad de detectabilidad por el radar, con colores/sombras más claras que representan una probabilidad más alta y más oscuros (no negros) que representan una probabilidad más baja.
La isovista es una función del(los) dispositivo(s) sensor(es) 208 que se usan, la disposición del convoy 104 asociado con el(los) dispositivo(s) sensor(es), todos/algunos de los vehículos de escolta 102 y/o los vehículos piratas 106 y cualquier masa de tierra u otros obstáculos. Por lo tanto, las realizaciones pueden procesar la información adicional con el fin de generar la isovista en la etapa 302. Por ejemplo, las realizaciones pueden recibir los datos relacionados con las posiciones/rutas de los vehículos 102, 104 y/o 106. Para una etapa de tiempo dada en una misión, las realizaciones pueden determinar/predecir las posiciones del convoy, los vehículos de escolta y otro tráfico. Este dato de posición predicho, junto con los datos geográficos (la elevación del terreno, etc.), forman los datos que se introducen en el cálculo de la isovista. Las realizaciones también pueden recibir y procesar los datos relacionados con el al menos un dispositivo sensor 208, por ejemplo, la información con respecto al tipo de sensor, posición, etc. En la etapa 304, las realizaciones pueden calcular una posición estimada de cada uno de los vehículos piratas 106 en la isovista generada. Las realizaciones pueden generar (o recibir una entrada que represente) un número inicial (por ejemplo, 1.000) de piratas virtuales. Las realizaciones pueden posicionar al menos algunos (y típicamente, por ejemplo, entre 100 y 1.000, es decir, al menos el 10 %) de los vehículos piratas 106 donde la detectabilidad del(los) dispositivo(s) sensor(es) 208 asociados con el convoy 104 es limitada. Por ejemplo, los vehículos piratas 106 podrían atacar el convoy 104 desde el borde de su visibilidad, especialmente donde ese borde está muy cerca del convoy (por ejemplo, 1 a 2 millas náuticas, donde el pirata tiene una velocidad de 30 nudos, lo que dejaría al vehículo de escolta solo 4 minutos para reaccionar) de manera que los piratas podrían estar ocultos por otras embarcaciones y/u obstáculos, tal como una masa de tierra.
En los casos donde se usen los datos de un(unos) dispositivo(s) sensor(es) óptico(s) de línea de visión, puede colocarse un número fijado (por ejemplo, 100 a 1.000, es decir, al menos el 10 %) de los piratas virtuales 106 en una representación 2D o 3d del entorno rodeando el convoy 104 que se genera mediante el uso de la isovista. En algunas realizaciones, puede usarse un sistema de coordenadas para esta representación del entorno, con el origen del sistema de coordenadas que se localiza en el centro del convoy (por ejemplo, donde se posiciona un sensor) y moviéndose con el convoy. El sistema de coordenadas puede orientarse de manera que su eje y se oriente para que sea paralelo con la trayectoria del convoy, es decir, curso sobre una superficie. En tal sistema de coordenadas, la isovista puede expresarse (por ejemplo, al transformar sus características en coordenadas) y los piratas virtuales 106 y los escoltas 104 también pueden posicionarse en él. Las posiciones de los piratas virtuales 106 en el entorno pueden generarse al muestrear aleatoriamente un borde de la isovista. Durante este proceso de muestreo, la probabilidad de que un pirata virtual se coloque en la localización 'x' es una función de la distancia inversa al convoy 104, es decir, se coloca un gran número de piratas virtuales en esos bordes de isovistas que están cerca del convoy. Con un dispositivo sensor basado en radar 208, la isovista generada no es blanco y negro, sino más bien un campo de valores de probabilidad de detección. Por lo tanto, pueden usarse diferentes estrategias de muestreo para dispositivos sensores electromagnéticos y basados en radar. En los casos en que se usen los datos de un(unos) dispositivo(s) sensor(es) basado(s) en radar, puede colocarse un número fijado (por ejemplo, 100 a 1.000, es decir, al menos el 10 %) de los piratas virtuales en la representación del entorno que rodea al convoy 104 al muestrear aleatoriamente toda el área de la isovista. Durante este proceso de muestreo, la probabilidad de que un pirata virtual se coloque en la localización 'x' es una función de la inversa de la probabilidad de detección por el(los) dispositivo(s) sensor(es) de radar, es decir, se colocan más piratas virtuales en localizaciones de baja detectabilidad comparado con las regiones de alta detectabilidad.
En la etapa 306, las realizaciones pueden calcular las posiciones de los vehículos de escolta 102 en la representación del entorno que rodea al convoy 104 en base a las posiciones estimadas de los vehículos piratas 106. Pueden calcularse múltiples conjuntos de posiciones posibles para todos/algunos de los vehículos de escolta.
Las realizaciones pueden usarlos con el objetivo de posicionar los vehículos de escolta en el entorno de manera que la probabilidad de que entren en la proximidad predeterminada con al menos un vehículo pirata real/actual 106 (que aún no se ha detectado) se aumente/maximice, por ejemplo, con el fin de interceptar con éxito un ataque contra el convoy 104 por un pirata real. Por tanto, un objetivo puede ser colocar los vehículos de escolta de manera que pueda interceptarse el mayor número posible de vehículos piratas. Las realizaciones supondrán normalmente que los vehículos de escolta deben ser capaces de interceptar las lanchas rápidas de los piratas. La proximidad predeterminada puede ser un valor fijado (por ejemplo, expresado como una distancia en línea recta o el radio desde la posición de un vehículo pirata) o puede actualizarse mediante un operador y/o automáticamente (por ejemplo, en función de los factores en tiempo real, tal como la velocidad de un vehículo de escolta y/o pirata; la proximidad del vehículo pirata a otros vehículos/objetos; el tipo de acción (tal como colisión, disparar un arma desde una distancia, interferir las comunicaciones desde una distancia, etc.) que se tomará, etc.).
En algunas realizaciones, el concepto de "Región de Enfoque" como se describe, por ejemplo, en Bernhard Osgood Koopman, "Search and Screening", Volumen 56 de la Oficina de Operaciones Navales de los Estados Unidos. Grupo de Evaluación de Operaciones: Informe del OEG, Grupo de Evaluación de Operaciones, 1946, puede usarse para determinar el área desde la cual cada vehículo pirata 106 puede interceptarse por un vehículo de escolta 102 dado, colocado en una localización dada. Un sumario de este cálculo de la Región de Enfoque se ilustra esquemáticamente en las Figuras 6A - 6C.
Con referencia a la Figura 6A, se supone que uno de los piratas 106A se mueve con una velocidad de vp y que el vehículo de escolta se mueve con una velocidad de ve. También se supone que la interceptación del pirata por el vehículo de escolta se logra después de t segundos. Durante ese tiempo, el pirata viaja a una distancia de vpt, mientras que el vehículo de escolta viaja a vEt. Si la trayectoria del pirata se dibuja como una flecha de longitud vpt desde la localización inicial del pirata en la dirección de su viaje, entonces el vehículo de escolta debe iniciar su interceptación desde una flecha de radio vEt localizado como se muestra en la Figura. Si el vehículo de escolta inicia su interceptación dentro del círculo discontinuo 604, entonces la interceptación puede lograrse en menos de t segundos.
Con referencia a la Figura 6B, si el tipo de análisis ilustrado en la Figura 6A se repite para diferentes valores de t, se obtiene una familia de círculos, por ejemplo, tres círculos 606A - 606C para tres valores diferentes de t. Pueden distinguirse dos casos: a) ve ^ vp y b) ve < vp. En el caso anterior, el círculo mayor 606A, es decir, de tamaño vEtmáx encierra todas las localizaciones iniciales relevantes. En el último caso, todas las localizaciones iniciales relevantes se describen mediante una familia de círculos 606A - 606C y el área de interés se delimita por un sector circular 608 con un arco de sen-1(vE/vp) grados.
Con referencia a la Figura 6C, se muestran tres piratas virtuales 106A - 106C mediante sus flechas de trayectoria, el convoy 104 localizado en c y un vehículo de escolta 102 localizado en x. Como x se localiza dentro de los tres círculos, el vehículo de escolta es capaz de interceptar a cualquiera de los tres piratas y estará en una buena posición en caso de que aparezca un pirata real desde una localización y dirección similares.
Para cada una de tales posiciones calculadas, es posible determinar cuántos de los vehículos piratas virtuales 106 localizados en sus posiciones estimadas están dentro de la proximidad predeterminada del vehículo de escolta 102 localizado en esa posición calculada. Por tanto, cada una de las posiciones calculadas puede tener un valor asociado que representa un número (cero o más) de los vehículos piratas 106 que están dentro de la proximidad predeterminada del vehículo de escolta 102 que está en esa posición calculada.
En la etapa 308, las realizaciones pueden seleccionar un subconjunto de las posiciones que se calcularon en la etapa 306 (por ejemplo, en base a sus valores asociados que representan el número de vehículos piratas 106 dentro de la proximidad predeterminada del vehículo de escolta), con el objetivo de seleccionar las posiciones donde puede interceptarse el mayor número de piratas. Por ejemplo, la probabilidad, P, de que un ataque de un vehículo pirata real pueda interceptarse a tiempo puede aproximarse mediante la relación del número de piratas virtuales interceptados, i^nterceptado y el número total de piratas virtuales, n:
Figure imgf000007_0001
El subconjunto de posiciones del vehículo de escolta 102 puede calcularse mediante el uso de un enfoque de optimización (por ejemplo, un enfoque heurístico, tal como el Recocido Simulado o la Optimización de Enjambre de Partículas) para seleccionar la combinación de las posiciones que tienen las mejores relaciones P; sin embargo, pueden usarse otros enfoques.
En la etapa 310, las realizaciones pueden usar el subconjunto de posiciones seleccionadas en la etapa 308 para colocar los vehículos de escolta 102 de modo que generalmente correspondan a las posiciones seleccionadas. Esto puede implicar enviar las señales al controlador de vehículo 207 de uno o más de los vehículos de escolta con el fin de controlar directamente las posiciones de los vehículos. Adicional o alternativamente, esto puede incluir la visualización de la información para ayudar a un operador (local o remoto) a controlar las posiciones de uno o más de los vehículos de escolta y/o para propósitos de simulación. Tales operaciones pueden hacerse sustancialmente en tiempo real a medida que se ejecuta el procedimiento o la información de posición puede almacenarse para uso futuro (por ejemplo, para posicionar preventivamente al menos algunos vehículos de escolta tan pronto como se reciba una advertencia con respecto a un posible ataque). En algunos casos, las realizaciones del procedimiento pueden realizarse con el fin de planificar antes de una misión, por ejemplo, repetir sus cálculos para futuras etapas de tiempo nominal. En otros casos, las realizaciones del procedimiento pueden realizarse inicialmente con el fin de planificar mientras se ejecuta la misión, entonces, después de un período de tiempo/espera, sus cálculos se repiten de modo que las posiciones de los vehículos de escolta se recalculen en base a la información actualizada obtenida del al menos un dispositivo sensor.
Las posiciones relativas del convoy 104 y los vehículos 102, 106 con respecto a otros botes y obstáculos, tales como rocas, islas y cabos, etc., cambian típicamente a través del tiempo. Las realizaciones pueden usar el tiempo discretizado en las ranuras de dimensionadas igualmente para repetir el análisis para cada ranura de tiempo (con el control volviendo a la etapa 302 desde la etapa 310). Con el fin de ahorrar en esfuerzo computacional, la solución de la etapa de tiempo anterior puede usarse como una suposición inicial para la etapa de tiempo actual.
Por tanto, las realizaciones pueden calcular las localizaciones óptimas de cribado para los vehículos de escolta de manera que se tengan en cuenta las restricciones de visibilidad debidas a otras embarcaciones o tierra. Las realizaciones pueden calcular las posiciones de los vehículos poco antes de que se inicie una misión o durante una misión en curso.
Se entenderá que las realizaciones pueden proporcionarse para situaciones distintas a los vehículos que escoltan un convoy para protegerlo de los vehículos piratas, tales como vehículos de encuentro que transportan suministros para recoger los suministros y transferirlos a otro vehículo o localización, etc.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento implementado por ordenador de posicionamiento de un conjunto de vehículos con respecto a un objeto y un conjunto de objetivos, comprendiendo el procedimiento:
generar (302) una isovista mediante el uso de los datos obtenidos de al menos un sensor asociado con el objeto; usar la isovista para calcular (304) una posición estimada en un entorno de cada objetivo del conjunto de objetivos con respecto al objeto;
calcular (306) una pluralidad de posiciones en el entorno para cada vehículo del conjunto de vehículos en base a las posiciones estimadas de los objetivos, cada posición de la pluralidad de posiciones que tiene un valor asociado que representa un número de los objetivos en sus posiciones estimadas que están dentro de una proximidad predeterminada del vehículo en esa posición;
seleccionar (308) un subconjunto de las posiciones de la pluralidad de posiciones en base a los valores asociados y posicionar (310) el conjunto de vehículos en base al subconjunto seleccionado de las posiciones.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de calcular (304) las posiciones estimadas de los objetivos comprenden posicionar un número del conjunto de objetivos en posiciones de la isovista donde la detectabilidad por el al menos un dispositivo sensor es limitado.
3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el número comprende al menos el 10 % del conjunto de objetivos.
4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el al menos un sensor comprende un sensor electroóptico y la etapa de calcular (304) las posiciones estimadas de los objetivos comprenden:
posicionar el número de los objetivos en posiciones correspondientes a un borde exterior de la isovista.
5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el número de objetivos se posiciona en dicho borde exterior de la isovista que está más cerca del objeto.
6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el al menos un sensor comprende un radar y la etapa de calcular (304) las posiciones estimadas de los objetivos comprenden:
posicionar el número de los objetivos en posiciones en la isovista que tienen una baja detectabilidad por el radar.
7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de calcular (306) la pluralidad de posiciones comprende:
calcular una Región de Enfoque para cada una de las posiciones estimadas de los objetivos y
calcular las posiciones de cada uno de los vehículos dentro de las Regiones de Enfoque calculadas.
8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende determinar una pluralidad de posiciones iniciales para cada uno de los vehículos, cada una de dichas posiciones iniciales que está dentro de un círculo nocional que tiene un radio calculado en base a una velocidad del objetivo, una velocidad del vehículo y un período de tiempo hasta la posible interceptación del objetivo por el vehículo.
9. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la etapa de seleccionar (308) el subconjunto de las posiciones comprende:
seleccionar las posiciones que resultan en un mayor número de los objetivos que están dentro de la proximidad predeterminada de al menos algunos de los vehículos.
10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la etapa de seleccionar (308) el subconjunto de las posiciones comprende:
para cada una de las posiciones de la pluralidad de posiciones, calcular una relación del número de los objetivos dentro de la proximidad predeterminada a un número total de los objetivos y
seleccionar las posiciones en base a las relaciones calculadas.
11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la etapa de seleccionar (308) el subconjunto de las posiciones comprende aplicar una técnica de optimización a las relaciones calculadas.
12. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de vehículos comprende un conjunto de vehículos de escolta, el objeto comprende al menos un vehículo para que sea protegido/apantallado por el conjunto de vehículos de escolta y el conjunto de objetivos comprende un conjunto de vehículos hostiles con el objetivo de atacar el al menos un vehículo protegido/apantallado por el conjunto de vehículos de escolta.
13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la proximidad predeterminada representa una distancia a la que uno de los vehículos de escolta puede interceptar al menos uno de los vehículos hostiles.
14. Un producto de programa informático que comprende las instrucciones que, cuando el programa se ejecuta por un ordenador, hacen que el ordenador lleve a cabo un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
15. Un sistema adaptado para posicionar un conjunto de vehículos (102) con respecto a un objeto (104) y un conjunto de objetivos (106), comprendiendo el sistema al menos un procesador configurado para:
generar una isovista (400, 500) mediante el uso de los datos obtenidos de al menos un sensor (108, 208) asociado con el objeto;
usar la isovista para calcular una posición estimada en un entorno de cada objetivo del conjunto de objetivos con respecto al objeto;
calcular una pluralidad de posiciones en el entorno para cada vehículo del conjunto de vehículos en base a las posiciones estimadas de los objetivos, cada posición de la pluralidad de posiciones que tiene un valor asociado que representa un número de los objetivos en sus posiciones estimadas que están dentro de una proximidad predeterminada del vehículo en esa posición;
seleccionar un subconjunto de las posiciones de la pluralidad de posiciones en base a los valores asociados y posicionar el conjunto de vehículos en base al subconjunto seleccionado de las posiciones.
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