干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法

1.本发明涉及航迹规划技术领域，尤其涉及一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。


背景技术：

2.导弹具有射程远、精度高、灵活性等特点，在军事领域得到广泛应用，也是各国重点研究的战略武器。单个导弹打击目标的模式较为简单，容易被敌方击破，随着武器装备技术的发展，多簇导弹组成的多弹协同作战系统，可以最大范围内协同作战，精准有效地打击目标。
3.然而，现役导弹群的模式只能适应较为固定和有限的场景，未来战争必定将面对高强度、高对抗性、高不确定性、通讯中断等多重多样的挑战，环境的复杂程度和不确定性将大幅提升，这给导弹群在复杂环境下的自主决策能力提出了更高的要求。导弹属于军事武器，若导弹不具备一定的自主决策能力，尤其在复杂多变的战争场景下，可能会导致目标攻击错误。如果打击到城市，会造成极大人员伤亡和财产损失。因此，需要提升导弹群在复杂动态环境下进行环境感知和在线自主决策的能力，实现独立作战，降低依赖甚至不依赖系统保障，自主完成对目标的精确打击。
4.在现有导弹打击实现中，航迹规划是一个非常重要的问题，其也是导弹自主决策能力的重点体现。只有实现导弹的正确航迹规划，导弹才能准确无误地进行目标打击。同时在复杂场景下，导弹群如何在通讯受干扰情况下，利用已知的非全局信息进行避障和耦合规划，更是贴近真实战争场景，具有重要意义。
5.目前导弹群的航迹规划问题中，大量路径规划的经典算法已被应用到这个领域，如a*算法、dijkstra算法、粒子群算法、蚁群算法等。同时，随着近年来人工智能技术的发展，深度学习和强化学习在多个领域展现出不俗的效果，因此，一些研究将深度强化学习算法应用在航迹规划中。此外，不少研究致力于实现导弹群的协同航迹规划与打击。然而，现有的导弹群航迹规划算法研究，主要集中在导弹打击场景下的航迹规划算法研究、编队作战、协同航迹规划。但是导弹群在飞行过程中往往会受到敌方雷达的实时探测，并且由于通讯干扰导致弹间无法进行有效信息沟通，大大降低了弹群的有效航迹规划。这是领域技术人员亟需解决的一个技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，用以解决现有导弹航迹规划不精准、难以躲避雷达监测的问题。
7.本发明提供一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，包括：
8.获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
9.根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
10.根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
11.根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素弹群进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
12.利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
13.根据本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，所述获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径，具体包括：
14.在所述环境建模过程中，将导弹飞行路径划分为总起点至进入雷达探测区前起点段、雷达探测区段以及穿出雷达探测器至总终端段；
15.在所述雷达探测区段的空间中划定三维坐标轴确定空间点的间隔距离，根据所述探测半径建立探测范围球体，使雷达探测范围球体在空间中的位置关系满足实际情况并存在相交区域。
16.根据本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，所述根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间，具体包括：
17.遍历空间中所有点，计算每个空间点是否满足其到导弹预设航迹的距离小于导弹机动能力限制距离；
18.计算每个空间点是否满足其到搜索空间圆柱体某底面的距离在导弹起点到终点的距离范围内，满足的点为搜索空间中的点，根据所有满足的点确定搜索空间。
19.根据本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，所述根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径，具体包括：
20.单个导弹对雷达探测半径的影响存在三段的分段函数关系；
21.若导弹与雷达距离大于压制距离阈值，则雷达探测半径不变；
22.若导弹与雷达距离小于压制距离阈值，则雷达半径和导弹与雷达中心距离成一维线性关系，导弹与雷达距离越近，雷达探测半径越小，导弹与雷达距离越远，雷达探测半径越大，当压制雷达探测半径减小至设定阈值后，将保持不变；
23.遍历所有导弹，得到多导弹对雷达进行压制后的最终的雷达探测半径。
24.根据本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点，具体包括：
25.设定搜索距离，在由起始点和目标点获得的圆柱体搜索空间中截取高为搜索距离的圆柱体空间，所述圆柱体空间底为包含当前所在位置点的面；
26.遍历当前搜索空间中每个空间点，判断每个点与多个雷达的位置关系；
27.根据空间点与多个雷达的位置关系，计算当前点的危险系数；
28.选择当前步的搜索空间中危险值最小的空间点，通过贪心思想计算作为当前步的航迹规划结果。
29.根据本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，所述利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果，具体包括：
30.将航迹规划路径通过贝塞尔曲线进行平滑操作；
31.根据导弹转向机动能力进行二次平滑，生成最终航迹规划结果。
32.本发明还提供一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划系统，所述系统包括：
33.建模模块，用于获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
34.搜索空间确定模块，用于根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
35.探测范围计算模块，用于根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
36.航迹规划模块，用于根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
37.航迹优化模块，用于利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
38.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。
39.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。
40.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。
41.本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，能够实现弹群在真实场景下遭遇雷达探测时的航迹优化。同时，本方法实现在通讯变化场景下导弹群的自主决策与独立规划，解决了在通讯不稳定甚至中断的情况下的协同作战难题。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法的流程示意图之一；
44.图2是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法的流程示意图之二；
45.图3是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法的流程示意图之三；
46.图4是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法的流程示意图之四；
47.图5是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法的流程示意图之五；
48.图6是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法的流程示意图之六；
49.图7是本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划模块连接示意图；
50.图8是本发明提供的对导弹航迹分成三段情况示意图；
51.图9是本发明提供的二维情况下弹群航迹规划过程中整体搜索空间与当前步搜索空间示意图；
52.图10是本发明提供的三维情况下弹群航迹规划过程中整体搜索空间示意图；
53.图11是本发明提供的雷达分布示意图；
54.图12是本发明提供的贝塞尔曲线示意图；
55.图13是本发明提供的电子设备的结构示意图。
56.附图标记：
57.110：建模模块；120：搜索空间确定模块；130：探测范围计算模块；140：航迹规划模块；150：航迹优化模块；
58.1310：处理器；1320：通信接口；1330：存储器；1340：通信总线。
具体实施方式
59.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.下面结合图1-图6描述本发明的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，包括：
61.s100、获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
62.s200、根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
63.s300、根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
64.s400、根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
65.s500、利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
66.本发明中利用弹群起点、终点位置以及导弹机动能力限制距离计算搜索空间，基于当前通讯情况下得到的导弹群位置与距离信息，推理雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径。在此基础上，根据弹群与雷达探测范围关系，考虑多重因素进行贪心的逐步航迹规划，直到到达终点。利用贝塞尔曲线进行航迹平滑，满足导弹转向能力限制，获得最终航迹规划结果。
67.获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径，具体包括：
68.s101、在所述环境建模过程中，将导弹飞行路径划分为总起点至进入雷达探测区前起点段、雷达探测区段以及穿出雷达探测器至总终端段；
69.s102、在所述雷达探测区段的空间中划定三维坐标轴确定空间点的间隔距离，根据所述探测半径建立探测范围球体，使雷达探测范围球体在空间中的位置关系满足实际情况并存在相交区域。
70.在环境建模中，导弹经历从总起点至进入雷达探测区域前起点、穿过雷达探测区域后到达总终点的两类过程中，由于离雷达较远，无需考虑干扰资源雷达压制问题，只需进行以与阶段终点距离缩小为目标的航迹规划；穿过雷达探测范围时，导弹群的航迹规划需要考虑雷达压制问题，情况更加复杂。
71.对弹群而言，其航迹可以分为三部分：由总起点至进入雷达探测区域前起点，穿过雷达探测范围、穿过雷达区域后到达总终点。每一段导弹的预定航迹可以设定为一条直线。其可由图8所示，每个阶段由不同颜色表示。由于导弹穿过雷达探测区域，即实线部分，是最复杂、考虑因素最多的情况，也仅在此处涉及干扰资源分配，因此后续重点阐述此处干扰资源分配与航迹规划耦合的自主决策方法；不考虑导弹从远处飞至雷达探测范围附近和从雷达附近飞至目标点的情况，即虚线部分，因此此处只需要进行与终点距离最小的航迹规划即可，此处可用任意已有的路径规划方法。
72.环境建模过程中，空间中划定坐标轴x、y、z范围在一定范围、以及空间点间隔距离。通过控制整个三维空间范围，以及空间点间隔距离，可以设定算法的精度与代码运算量、运行时间等。同时，将雷达探测范围设定为一定半径的球体，并设定圆心点位置，使得雷达探测范围球体在空间中的位置关系满足实际情况，探测球体有一定相交区域。此外，设定导弹通过雷达探测层的起点和终点。导弹航行路线划分中，利用栅格法进行环境建模，将规划空间分为若干个规则的三维栅格，每个栅格单元都被划分成在雷达探测范围内的节点与在雷达探测范围外的节点，同时可设定栅格大小实现对航迹规划算法精度和效率的平衡。
73.根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间，具体包括：
74.s201、遍历空间中所有点，计算每个空间点是否满足其到导弹预设航迹的距离小于导弹机动能力限制距离；
75.s202、计算每个空间点是否满足其到搜索空间圆柱体某底面的距离在导弹起点到终点的距离范围内，满足的点为搜索空间中的点，根据所有满足的点确定搜索空间。
76.对导弹而言，由于其具有一定的机动能力限制，只能在预设航迹周围一定范围d
maneuver
内进行航行，所以，一旦其已确定飞行起点和终点，其预设航迹已知，是空间中连接起点和终点的一条线段，因而三维平面中，导弹的搜索空间是以起点和终点连线为轴、半径为构成的圆柱体。
77.具体获得三维情况下的搜索空间步骤如下：
78.遍历空间中所有点，计算每个空间点是否满足其到导弹预设航迹的距离小于导弹机动能力限制距离d
maneuver
；
79.对于获得的空间点，计算每个点是否满足其到搜索空间圆柱体某底面的距离在[0,d
start_final
]范围，d
start_final
为导弹起点到终点的距离，满足要求的点即为搜索空间中的点。
[0080]
在考虑安全区域划定和考虑干扰资源的基础上，于其中找到最优的航迹规划路径。此处采用贪心思想进行求解，每一次只考虑当前对坐标最优的解。
[0081]
图9展示了二维情况下，导弹飞行过程中斜向搜索方式。l1为起点和终点构成的线段，其对应直线斜率为k，可以通过起点和终点坐标计算得出。l2是与l1垂直、经过起始点的直线，则其斜率为根据直线公式，可以得到l2的表达式。l3是与l2平行的直线。则在本搜索方式中，针对每一个当前点，寻找与l2平行的方向上，搜索空间中哪个点总体性能更优。若找到最优点，继续进行与l2平行的方向上最优点的搜寻，即航径规划。参考图10，而在三维情况下，在由起始点和目标点获得的圆柱体搜索空间中截取高为搜索距离的圆柱体空间，该空间的底是包含当前所在位置点的面，这个截取的圆柱体则是当前步的搜索空间。具体实施过程可以遍历整体搜索空间中的点，计算每个空间点是否满足属于当前步的搜索空间点要求，即可找到当前步的搜索空间。
[0082]
根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后新的探测范围半径，具体包括：
[0083]
s301、单个导弹对雷达探测半径的影响存在三段的分段函数关系；
[0084]
s302、若导弹与雷达距离大于压制距离阈值，则雷达探测半径不变；
[0085]
s303、若导弹与雷达距离小于压制距离阈值，则雷达半径和导弹与雷达中心距离成一维线性关系，导弹与雷达距离越近，雷达探测半径越小，导弹与雷达距离越远，雷达探测半径越大，当压制雷达探测半径减小至设定阈值后，将保持不变；
[0086]
s304、遍历所有导弹，得到多导弹对雷达进行压制后的最终的雷达探测半径。
[0087]
飞行过程中干扰资源雷达压制问题，即弹群中导弹携带干扰机，其在穿越雷达前开启，对雷达进行压制，使得雷达探测距离大大降低，因此，设定单个导弹对雷达探测半径的影响存在三段的分段函数关系，如果此时导弹与雷达距离大于压制距离阈值d
threshold
，则雷达探测半径不变；若小于压制距离阈值d
threshold
，则雷达半径和导弹与雷达中心距离成一维线性关系，导弹与雷达距离越近，雷达探测半径越小，导弹与雷达距离越远，雷达探测半径越大；但导弹对雷达压制能力存在限制，当压制雷达探测半径减小到一定程度后，将保持
不变，具体如下：
[0088][0089]
其中，各参数含义如下：
[0090]
radius
new
：雷达经过单导弹压制后的新的探测半径；
[0091]
radius
ori
：雷达未经导弹压制的原始探测半径；
[0092]
radius
min
：雷达经过导弹压制后的最小探测半径，为雷达探测半径的下限；
[0093]dthreshold
：导弹对雷达探测半径的压制距离阈值，即导弹对雷达开始产生压制效果的临界距离；
[0094]
d：导弹到雷达中心的距离；
[0095]
由于存在多导弹对雷达的耦合压制，即压制存在叠加效果，第i(i＞1)个导弹对雷达探测半径的影响建立在第i-1个导弹对雷达压制的基础上，仍然是三段的分段函数关系，具体如下：
[0096][0097]
其中，各参数含义如下：
[0098]
radiusi：雷达经过多导弹中第i导弹压制后的探测半径；
[0099]
radius
i-1
：雷达经过多导弹中第i-1导弹压制后的探测半径；
[0100]
radius
min
：雷达经过导弹压制后的最小探测半径，为雷达探测半径的下限；
[0101]dthreshold
：导弹对雷达探测半径的压制距离阈值，即导弹对雷达开始产生压制效果的临界距离；
[0102]
d：导弹到雷达中心的距离；
[0103]
遍历所有导弹，可以得到多导弹对雷达进行压制后的最终的雷达探测半径。
[0104]
根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点，具体包括：
[0105]
s401、设定搜索距离，在由起始点和目标点获得的圆柱体搜索空间中截取高为搜索距离的圆柱体空间，所述圆柱体空间底为包含当前所在位置点的面；
[0106]
s402、遍历当前搜索空间中每个空间点，判断每个点与多个雷达的位置关系；
[0107]
s403、根据空间点与多个雷达的位置关系，计算当前点的危险系数；
[0108]
s404、选择当前步的搜索空间中危险值最小的空间点，通过贪心思想计算作为当前步的航迹规划结果。
[0109]
得到雷达探测情况后，进行贪心的航迹规划。
[0110]
考虑因素包括：导弹与多个雷达中心的距离：
[0111]
[0112]
导弹与相交雷达的相交面的距离：d
cross
；
[0113]
导弹与目标点的距离
[0114]
其中，(x，y，z)为当前导弹位置坐标，(x
center
，y
center
，z
center
)为雷达中心位置坐标，(x
target
，y
target
，z
target
)为导弹目标点位置。导弹航行过程中，需要与多个雷达中心的距离d
center
尽可能地大，导弹若进入多个雷达相交区域时导弹与相交雷达的相交面的距离d
cross
也需要尽可能地大，导弹与目标点的距离d
target
需要尽可能地小，因此空间点危险系数risk如下所示：
[0115][0116]
其中，c为常数，而w表示每项距离的权重。但弹群在不同区域时，真实计算的权重有所变化。每个空间点只有一个权重保留，即当导弹仅在某个雷达内时，其对应的权重w＝1，其他权重值都为0；当导弹在雷达相交区域内时，其对应的权重w＝1，其他权重值都为0；当导弹在雷达外时，wk＝1，其他权重值都为0。选择当前步的搜索空间中危险值最小的空间点，贪心地作为当前步的航迹规划结果，重复上述步骤，直至到达终止点。
[0117]
具体而言，如图11所示的二维、双雷达情况，整个空间区域被分成4部分：弹群仅在圆1内、弹群仅在圆2内、弹群在两圆交叉区域、弹群在两圆外。若弹群仅在圆1内，仅考虑弹群距离圆心1距离；若弹群在圆2内，仅考虑弹群距离圆心2距离；若弹群在两圆交叉区域内，仅考虑弹群距离两圆相交连线距离；若弹群在两圆外，仅考虑弹群距离终点距离，三维情况同理。
[0118]
针对弹群当前步的搜索空间所有点，计算雷达新的探测半径，根据新的探测半径判断空间点与雷达位置关系，确定计算危险系数risk时需保留的权重，从而计算所有空间点的危险系数risk。找到危险系数risk值最低的点作为下一步的航行点，直至到达终点。
[0119]
利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果，具体包括：
[0120]
s501、将航迹规划路径通过贝塞尔曲线进行平滑操作；
[0121]
s502、根据导弹转向机动能力进行二次平滑，生成最终航迹规划结果。
[0122]
仅通过上述步骤得到的航迹是一条曲折的折线，导弹无法满足这样的机动性能，利用贝塞尔曲线对航迹点进行平滑。贝塞尔曲线原理如图12所示。由于弹群飞行中转向能力的限制，采用了两次贝塞尔曲线进行平滑。对规划航迹进行平滑后，再对平滑后的航迹进行平滑，这样得到的航迹曲线是一个曲率较大的曲线，避免出现超过导弹转向能力的航迹曲线。此处平滑次数可根据实际情况进行调整。
[0123]
本发明在多层雷达探测情况下都能发挥作用，说明本方法可以适应复杂的战场环境。同时在二维和三维实验中，在通讯条件变化条件下，本航迹规划方法相较于原始路径，在探测范围内的航迹点最多可以减少90％。
[0124]
本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，能够实现弹群在真实场景下遭遇雷达探测时的航迹优化。同时，本方法实现在通讯变化场景下导弹群的自主决策与独立规划，解决了在通讯不稳定甚至中断的情况下的协同作战难题。
[0125]
参考图7，本发明还公开了一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规
划系统，所述系统包括：
[0126]
建模模块110，用于获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
[0127]
搜索空间确定模块120，用于根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
[0128]
探测范围计算模块130，用于根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
[0129]
航迹规划模块140，用于根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
[0130]
航迹优化模块150，用于利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
[0131]
其中，建模模块，在所述环境建模过程中，将导弹飞行路径划分为总起点至进入雷达探测区前起点段、雷达探测区段以及穿出雷达探测器至总终端段；
[0132]
在所述雷达探测区段的空间中划定三维坐标轴确定空间点的间隔距离，根据所述探测半径建立探测范围球体，使雷达探测范围球体在空间中的位置关系满足实际情况并存在相交区域。
[0133]
搜索空间确定模块，遍历空间中所有点，计算每个空间点是否满足其到导弹预设航迹的距离小于导弹机动能力限制距离；
[0134]
计算每个空间点是否满足其到搜索空间圆柱体某底面的距离在导弹起点到终点的距离范围内，满足的点为搜索空间中的点，根据所有满足的点确定搜索空间。
[0135]
探测范围计算模块，确定单个导弹对雷达探测半径的影响存在三段的分段函数关系；
[0136]
若导弹与雷达距离大于压制距离阈值，则雷达探测半径不变；
[0137]
若导弹与雷达距离小于压制距离阈值，则雷达半径和导弹与雷达中心距离成一维线性关系，导弹与雷达距离越近，雷达探测半径越小，导弹与雷达距离越远，雷达探测半径越大，当压制雷达探测半径减小至设定阈值后，将保持不变；
[0138]
遍历所有导弹，得到多导弹对雷达进行压制后的最终的雷达探测半径。
[0139]
航迹规划模块，设定搜索距离，在由起始点和目标点获得的圆柱体搜索空间中截取高为搜索距离的圆柱体空间，所述圆柱体空间底为包含当前所在位置点的面；
[0140]
遍历当前搜索空间中每个空间点，判断每个点与多个雷达的位置关系；
[0141]
根据空间点与多个雷达的位置关系，计算当前点的危险系数；
[0142]
选择当前步的搜索空间中危险值最小的空间点，通过贪心思想计算作为当前步的航迹规划结果。
[0143]
航迹优化模块，将航迹规划路径通过贝塞尔曲线进行平滑操作；
[0144]
根据导弹转向机动能力进行二次平滑，生成最终航迹规划结果。
[0145]
本发明提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划系统，能够
实现弹群在真实场景下遭遇雷达探测时的航迹优化。同时，本方法实现在通讯变化场景下导弹群的自主决策与独立规划，解决了在通讯不稳定甚至中断的情况下的协同作战难题。
[0146]
图13示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1310、通信接口(communications interface)1320、存储器(memory)1330和通信总线1340，其中，处理器1310，通信接口1320，存储器1330通过通信总线1340完成相互间的通信。处理器1310可以调用存储器1330中的逻辑指令，以执行一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，该方法包括：获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
[0147]
根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
[0148]
根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
[0149]
根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
[0150]
利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
[0151]
此外，上述的存储器1330中的逻辑指令可以通过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。
[0152]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，该方法包括：获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
[0153]
根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
[0154]
根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
[0155]
根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
[0156]
利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
[0157]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，该方法包括：获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；
[0158]
根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；
[0159]
根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；
[0160]
根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；
[0161]
利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。
[0162]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0163]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0164]
最后应说明的是：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。

技术特征：
1.一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，其特征在于，包括：获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行弹群航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。2.根据权利要求1所述的干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，其特征在于，所述获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径，具体包括：在所述环境建模过程中，将导弹飞行路径划分为总起点至进入雷达探测区前起点段、雷达探测区段以及穿出雷达探测器至总终端段；在所述雷达探测区段的空间中划定三维坐标轴确定空间点的间隔距离，根据所述探测半径建立探测范围球体，使雷达探测范围球体在空间中的位置关系满足实际情况并存在相交区域。3.根据权利要求1所述的干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，其特征在于，所述根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间，具体包括：遍历空间中所有点，计算每个空间点是否满足其到导弹预设航迹的距离小于导弹机动能力限制距离；计算每个空间点是否满足其到搜索空间圆柱体某底面的距离在导弹起点到终点的距离范围内，满足的点为搜索空间中的点，根据所有满足的点确定搜索空间。4.根据权利要求1所述的干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，其特征在于，所述根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径，具体包括：单个导弹对雷达探测半径的影响存在三段的分段函数关系；若导弹与雷达距离大于压制距离阈值，则雷达探测半径不变；若导弹与雷达距离小于压制距离阈值，则雷达半径和导弹与雷达中心距离成一维线性关系，导弹与雷达距离越近，雷达探测半径越小，导弹与雷达距离越远，雷达探测半径越大，当压制雷达探测半径减小至设定阈值后，将保持不变；遍历所有导弹，得到多导弹对雷达进行压制后的最终的雷达探测半径。5.根据权利要求1所述的干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，其特征在于，根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素弹群进行航迹规划，通过贪心
思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点，具体包括：设定搜索距离，在由起始点和目标点获得的圆柱体搜索空间中截取高为搜索距离的圆柱体空间，所述圆柱体空间底为包含当前所在位置点的面；遍历当前搜索空间中每个空间点，判断每个点与多个雷达的位置关系；根据空间点与多个雷达的位置关系，计算当前点的危险系数；选择当前步的搜索空间中危险值最小的空间点，通过贪心思想计算作为当前步的航迹规划结果。6.根据权利要求1所述的干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，其特征在于，所述利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果，具体包括：将航迹规划路径通过贝塞尔曲线进行平滑操作；根据导弹转向机动能力进行二次平滑，生成最终航迹规划结果。7.一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划系统，其特征在于，所述系统包括：建模模块，用于获取环境数据，进行环境建模，包括空间范围、敌方雷达位置和探测半径；搜索空间确定模块，用于根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，根据导弹飞行的起点、终点以及导弹飞行的机动能力限制，确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；探测范围计算模块，用于根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后的探测范围半径；航迹规划模块，用于根据所述搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定危险系数最低的点为当前最优的航迹规划路径，直至到达终点；航迹优化模块，用于利用贝塞尔曲线进行两次航迹平滑，满足导弹转向机动能力限制，生成最终航迹规划结果。8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法。

技术总结
本发明提供一种干扰资源雷达压制与航迹耦合的弹群自主航迹规划方法，包括：获取环境数据，进行环境建模；根据环境建模结果确定导弹初步航行路线，并确定导弹每段飞行时航迹规划的搜索空间；根据弹群通讯情况获取可与当前导弹进行通讯的其他导弹序号，基于当前导弹和可通讯导弹的位置、与雷达中心距离，计算当前导弹推理得到的雷达受干扰机信号压制后探测范围半径；根据搜索空间和干扰资源加权考虑多重因素进行弹群航迹规划，通过贪心思想计算搜索空间中下一步飞行涉及航迹点的危险系数，确定最优的航迹规划路径，直至到达终点；进行航迹平滑生成最终航迹规划结果。本发明解决了现有弹群航迹规划不精准、难以躲避雷达监测的问题。题。题。


技术研发人员：鲁涛 程星玥 马海龙
受保护的技术使用者：中国科学院自动化研究所
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/7/19