運用多星在海洋中搜索動目標(biāo),當(dāng)動目標(biāo)失去聯(lián)系或者目標(biāo)存在戰(zhàn)術(shù)意圖時,這種不確定動目標(biāo)搜索將變得極為困難。建立搜索圖描述搜索的環(huán)境模型,提出了一種解決多星搜索動目標(biāo)問題的方法。利用信息融合的信息更新搜索圖,并根據(jù)目標(biāo)的運動預(yù)測方法再次更新搜索圖,動態(tài)規(guī)劃整個多星搜索動目標(biāo)過程。衛(wèi)星搜索策略是最大化目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率。仿真實驗結(jié)果驗證了所提方法的有效性,能夠有效地解決多星搜索動目標(biāo)問題。 

【文章來源】：火力與指揮控制. 2020,45(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【圖文】：

平均目標(biāo)發(fā)現(xiàn)個數(shù)隨衛(wèi)星過境次數(shù)變化

時間內(nèi)的最大活動范圍。為了量化描述與簡化搜索決策的解空間，把任務(wù)區(qū)域R劃分為NG網(wǎng)格，編號為1~M。網(wǎng)格的邊長取決于動目標(biāo)速度v在一個決策周期內(nèi)移動距離。可劃分為NE相等的決策周期為，的所有離散時間點。NS顆衛(wèi)星在固定軌軌道運行過程中，在內(nèi)共有NA次過境R，利用星載遙感器實施觀測，搜索在網(wǎng)格間運動的目標(biāo)。伴隨著搜索的進(jìn)行，衛(wèi)星觀測獲得環(huán)境信息，并對動目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，在此預(yù)測基礎(chǔ)上動態(tài)規(guī)劃整個多星搜索動目標(biāo)過程，直到搜索任務(wù)時間結(jié)束。衛(wèi)星搜索動目標(biāo)示意圖如圖1所示。圖1衛(wèi)星搜索動目標(biāo)示意圖成像衛(wèi)星的星載遙感器通常具有側(cè)向擺動能力，星載遙感器根據(jù)側(cè)擺角垂直與衛(wèi)星軌道進(jìn)行擺動觀測來擴(kuò)大觀測范圍。在衛(wèi)星可觀測范圍內(nèi)，依據(jù)衛(wèi)星的側(cè)擺角可劃分多條可觀測條帶。在內(nèi)有衛(wèi)星對R進(jìn)行觀測，衛(wèi)星s琢的觀測條帶集合為。每次只能從條帶集合中選擇一個條帶進(jìn)行觀測。由于星載遙感器探測性能的不完善，因此，探測結(jié)果可由探測概率pd和虛警概率pf來描述。探測概率是指動目標(biāo)在T時間內(nèi)處于某一網(wǎng)格中，星載傳感器能夠發(fā)現(xiàn)此目標(biāo)的概率；虛警概率是指某一網(wǎng)格中不存在動目標(biāo)，而星載傳感器認(rèn)為在該網(wǎng)格中發(fā)現(xiàn)動目標(biāo)的概率。探測概率和虛警概率會受到衛(wèi)星傳感器側(cè)擺輕微的影響。為方便討論與處理，本文假設(shè)這些影響忽略不計且所有衛(wèi)星攜帶同質(zhì)的星載遙感器。2問題建模針對多星搜索動目標(biāo)問題，建立搜索圖描述目標(biāo)和環(huán)境信息的環(huán)境模型。pi（t）為目標(biāo)存在于網(wǎng)格i中的概率。本文搜索動目標(biāo)的過程中，在T內(nèi)衛(wèi)星集合為，依次過境R對動目標(biāo)搜索，夏忠，等：基于信息融合的多星搜索動目標(biāo)問題·21·1161

獾乃閹魍幾?履Ｐ?在tk時刻更新搜索圖后，距離下次衛(wèi)星觀測更新的時間，目標(biāo)仍將繼續(xù)在搜索圖中運動。由于動目標(biāo)的運動參數(shù)和運動方向未知，因此，建立目標(biāo)移動預(yù)測模型，對目標(biāo)在時間段的運動狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。本文采用馬爾可夫的概率轉(zhuǎn)移來再次更新搜索圖，降低衛(wèi)星搜索過程中因目標(biāo)運動帶來的不確定性。在目標(biāo)當(dāng)前狀態(tài)已知的情況下，其將來狀態(tài)只與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，與過去狀態(tài)無關(guān)，因此，可采用馬爾可夫過程來描述動目標(biāo)的移動狀態(tài)。設(shè)搜索圖網(wǎng)格空間為，表示在tk時刻目標(biāo)處于編號為i的網(wǎng)格中。如圖2所示，構(gòu)建3×3網(wǎng)格的情況下，基于馬爾可夫過程的動目標(biāo)移動示例。圖2目標(biāo)運動示意圖一個決策周期T可用一個時間間隔駐t表示。（i，j）表示移動目標(biāo)當(dāng)前處于i網(wǎng)格，經(jīng)過駐t后轉(zhuǎn)移到網(wǎng)格j的可能路線。假設(shè)移動目標(biāo)最初的位置在·22·1162

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]面向多障礙物海面衛(wèi)星搜索動目標(biāo)方法[J]. 張海龍,夏維,胡笑旋,楊斌,湯航.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2018(10)
[2]衛(wèi)星搜索移動目標(biāo)問題中的目標(biāo)運動預(yù)測方法研究[J]. 慈元卓,賀仁杰,徐一帆,譚躍進(jìn).  控制與決策. 2009(07)

碩士論文
[1]具有感知能力的運動目標(biāo)多無人機協(xié)同搜索方法研究[D]. 劉艷紅.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]無人機地面站與航跡規(guī)劃的研究[D]. 趙婷婷.天津大學(xué) 2012



本文編號：3464639