一种基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法与流程

本发明涉及航路智能规划技术，尤其涉及一种基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法。

背景技术：

1、传统的目标搜索航路规划方法针对单一任务情况，常用的目标搜索航路规划方法包括a*启发式算法、遗传算法、粒子群算法等优化算法，基于此类优化算法通过长时间循环迭代寻求局部收敛最优解，其解中包含的航路复杂难以执行，并且增加平台控制难度，然而，水面无人搜索平台完全按最优解的轨迹航行是难以实现的，况且由于水面无人搜索平台都有一定的搜索宽度，因此传统的航路规划方法难以适应时效性要求较高且协作简便的搜索任务。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法，包括以下步骤：

3、1)根据搜索任务选定阵型航路类型库中适合该任务的多个搜索阵型，然后根据多个搜索阵型的搜索平台总数量、需要完成既定任务的目标搜索范围、搜索平台的转弯半径和探测距离，划定网格生成有效解空间(包括船横向间距、船纵向间距、转向过渡长度、搜索平台数量等参数以及时变航路点)。其中，船横向间距和船纵向间距的选取要考虑探测能力以及平台噪声之间的互相干扰；转向过渡长度是指平台转向后航线与原始航线的间距，重点考虑平台搜索能力和任务完成度；搜索平台数量要考虑搜索平台总数量和任务的完成度；时变航路点是根据不同的解空间预设的航路点，航路点间隔一般为最小转弯半径。

4、2)获取搜索平台的探测概率密度分布，计算如下：

5、定义第j个水面搜索平台在第k个时变航路点上探测到任意点(x,y)处目标的瞬时探测概率密度pk(x,y,rx,ry)为

6、

7、其中，σ＝rt/3，rt为搜索平台中探测器材的有效工作距离；san为搜索平台的搜索扇面角度；(rx,ry)为第k个时变航路点坐标；

8、多个搜索平台同时作用时，其总的概率密度分布为所有搜索平台探测概率密度的求和；

9、3)获取目标的概率密度分布，计算如下：

10、以有效解空间原点为原点，定义均匀分布时积分区域g内任意点(x,y)的目标概率密度为

11、

12、其中，g是搜索过程中基于目标概率密度分布计算目标出现概率的积分区域，是随着时间变化的动区域，以第1个搜索平台的时变航路点为原点；积分区域g的边长xl＝xh＝(n+1)*max(rc)，max(rc)为各水面搜索平台的最小转弯半径集合中的最大值，n为参与搜索的平台数量；

13、4)网格划分积分区域g，一般进行等间隔划分，网格间距可随时调整以获得最佳的计算时效。然后根据不同的解空间划定积分区域，循环计算第i个解空间的每个航路点的时变探测概率以及时间分布t(i,k)；

14、5)目标搜索航路规划方案生成

15、依据优先指标f指定时间和积分累积概率权重w(i)；将w(i)最大值对应的第i个待选解的对应参数作为目标搜索航路规划方案。

16、按上述方案，所述步骤1)中搜索阵型包括：单横队，侧翼前身单横队，反人字队，人字队。

17、按上述方案，所述步骤5)中累积概率权重w(i)为：

18、

19、本发明产生的有益效果是：

20、1、综合考虑了任务区域、搜索平台性能、水文条件等约束条件，实现搜索平台目标搜索航路的优化配置；

21、2、利用有效规划策略解空间和积分概率模型快速获取适合水面无人搜索平台展开执行任务的规划策略，既能保证有较高的累积发现概率，又能使水面无人搜索平台转向次数少，简化搜索程序。

技术特征：

1.一种基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法，其特征在于，所述步骤1)中搜索阵型包括：单横队，侧翼前身单横队，反人字队，人字队。

3.根据权利要求1所述的基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法，其特征在于，所述步骤5)中累积概率权重w(i)为：

技术总结
本发明公开了一种基于累积概率寻优的目标搜索航路规划方法，该方法包括以下步骤：1)根据搜索任务选定阵型航路类型库中适合该任务的多个搜索阵型，然后根据多个搜索阵型的搜索平台总数量、需要完成既定任务的目标搜索范围、搜索平台的转弯半径和探测距离，划定网格生成有效解空间；2)获取搜索平台的探测概率密度分布；3)获取目标的概率密度分布；4)计算第i个解空间的每个航路点的时变探测概率；5)依据优先指标F指定时间和积分累积概率权重获取目标搜索航路规划方案。本发明利用有效规划策略解空间和积分概率模型快速获取适合水面无人搜索平台执行任务的策略，既能保证较高的累积发现概率，又能简化水面无人搜索平台的搜索程序。

技术研发人员：许梓健,刘帆,陈曦
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14