一种面向海岸线护卫的非接触式对抗方法

本发明属于智能体攻防对抗，具体涉及一种面向海岸线护卫的非接触式对抗方法。

背景技术：

1、

2、随着功能的完善和性能的优化，无人船在军事领域的应用越来越广泛，优势越来越明显。在海岸线周围部署无人船担任巡逻、警戒、防御任务，可充分发挥无人船全天候全时段值守的优势，无需考虑人员警惕性低、精力分散、易疲劳等因素。然而，目前已有的研究中大多假设防御者具备速度优势，并以接触碰撞的方式拦截入侵船只，而针对高速来袭的入侵者(防御者的速度低于来袭的入侵者)，还缺少行之有效的非接触式对抗方法。

技术实现思路

1、为了克服现有研究存在的上述缺陷，提供针对高速入侵者的对抗方法，本发明提出了一种新的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法。当负责护卫海岸线的防御者速度低于来袭的入侵者时，通过本发明方法，可使防御者以非接触对抗方式有效拦截入侵者。

2、具体地，本发明提供了一种面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，如图6所示，本方法包括以下步骤：

3、步骤1：提前获取入侵者i和防御者d的信息，包括防御者的速度vd、威胁半径(武器射程)rs、入侵者的速度vi以及海岸线(线段)的长度lc。

4、步骤2：建立坐标系，推导入侵者采用bapass入侵策略时双方的相对运动方程，见图1。

5、步骤3：假设防御者沿着海岸线运动，推导入侵者相对于防御者的视线角关于时间的微分方程。

6、步骤4：确定入侵者入侵时间ti和双方的理论轨迹，见图2。

7、步骤5：计算防御者在入侵时间内走过的距离ld。

8、步骤6：计算入侵者沿着海岸线方向的位移li。

9、步骤7：计算护卫海岸线所需的防御者最少数量n。

10、步骤8：将海岸线根据防御者数量划分为2n段。

11、步骤9：分别将n个防御者置于合适的位置，并划分对应的护卫段，见图3。

12、步骤10：根据入侵者的真实位置安排对应的防御者执行拦截策略。

13、其中，步骤2中建立坐标系，推导入侵者采用bapass入侵策略时双方的相对运动方程，包括如下步骤：

14、步骤2.1：以海岸线端点为坐标原点建立平面直角坐标系。

15、步骤2.2：放置防御者于坐标原点。

16、步骤2.3：入侵者与防御者关于y轴对齐，且其坐标为[rs,0]t。

17、步骤2.4：假设入侵者采用bypass策略沿着y坐标增大的方向入侵。

18、步骤2.5：推导相对运动方程，即相对距离和相对视线角的变化率。

19、其中，步骤4中确定入侵者入侵时间ti和双方的理论轨迹，包括如下步骤：

20、步骤4.1：获取入侵时间关于相对视线角的函数。

21、步骤4.2：令相对视线角为90度，计算入侵时间ti。

22、步骤4.3：利用四阶runge-kutta求解视线角随时间的函数。

23、步骤4.4：计算防御者与入侵者的理论轨迹ld及li，并存储该轨迹。

24、其中，步骤7中计算护卫海岸线所需的防御者最少数量n，包括如下步骤：

25、步骤7.1：计算

26、步骤7.2：计算大于等于的最小整数，得到所需防御者最少数量n。

27、其中，步骤9中分别将n个防御者置于合适的位置，并划分对应的护卫段，包括如下步骤：

28、步骤9.1：放置n个防御者于合适的位置，并划分对应的护卫段。

29、步骤9.2：获取理论轨迹。

30、其中，步骤10中根据入侵者的真实位置安排对应的防御者执行拦截策略，包括如下步骤：

31、步骤10.1：确定负责拦截入侵者的防御者。

32、步骤10.2：确定入侵者的入侵方向。

33、步骤10.3：获取入侵者理论轨迹上距离入侵者真实位置最近的点。

34、步骤10.4：获取防御者理论轨迹上与步骤10.3获取点的对应点。

35、步骤10.5：以步骤10.4获取的点为目标点，得到各个防御者的运动策略。

36、此外，本发明还提供了一种面向海岸线护卫的非接触式对抗装置，本装置运行时实现上述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法的步骤。

37、本发明针对以往拦截对抗对防御者速度要求过高的情形，提出了慢速防御者拦截快速入侵者的非接触式对抗方法，提高了防御者拦截入侵者的效率，并保证了自身的安全。

技术特征：

1.一种面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，步骤s1中所述提前获取入侵者i和防御者d的信息，包括：防御者的速度vd、威胁半径rs、入侵者的速度vi以及海岸线的长度lc。

3.根据权利要求2所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，步骤s2中包括：

4.根据权利要求3所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，步骤s4中包括：

5.根据权利要求4所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，步骤s7中包括：

6.根据权利要求5所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，步骤s9中包括：

7.根据权利要求6所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法，其特征在于，步骤s10中包括：

8.一种面向海岸线护卫的非接触式对抗装置，其特征在于，所述装置运行时实现权利要求1-7任一项所述的面向海岸线护卫的非接触式对抗方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种面向海岸线护卫的非接触式对抗方法。本方法包括：提前获取入侵者和防御者的信息，包括防御者的速度、威胁半径、入侵者的速度以及海岸线长度；建立坐标系，推导双方的相对运动方程；确定入侵者相对于防御者的视线角关于时间的微分方程；确定入侵者入侵时间和双方的理论轨迹；计算防御者在入侵时间内走过的距离和入侵者沿着海岸线方向的位移；计算护卫海岸线所需的防御者最少数量；根据防御者数量划分海岸线，放置防御者于合适位置，并划分对应的护卫段；根据入侵者的真实位置安排对应的防御者执行拦截策略。本发明提出了慢速防御者拦截快速入侵者的非接触式对抗方法，提高了无人船等智能体对海岸线的护卫能力和拦截效率。

技术研发人员：王银涛,王克洋,孙琦,张士福,常鹏,崔荣鑫,严卫生,张守旭
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/26