[发明专利]多约束下的多传感器协同探测任务规划方法和系统及介质

权利要求书

1.一种多约束下的多传感器协同探测任务规划方法，其特征在于，包括：

获取信息步骤：获取支持任务规划的目标数、各传感器的目标通道总数、各传感器目标通道对各目标的起始探测时刻和终止探测时刻，对各目标的期望起始探测时刻和期望终止探测时刻，定义各传感器目标通道对各目标的起始探测时刻到终止探测时刻为可探测时段，定义对各目标的期望起始探测时刻到期望终止探测时刻为期望探测时段；

建立模型步骤：建立任务规划的多约束优化数学模型，所述多约束优化数学模型包括优化变量、约束条件和优化目标；

任务生成步骤：求解多约束优化数学模型，得到目标与传感器的目标通道之间的配对关系，查询分配的传感器目标通道对相应目标的可探测时段，以对目标的可探测时段与该目标的期望探测时段的交集，作为一次优化分配给该目标的探测时段，形成以“目标-传感器目标通道-探测时段”配对表示的协同探测任务方案；

覆盖判定步骤：判断分配给各目标的探测时段是否完全覆盖相应目标的期望探测时段，如是，则表示完成任务规划，否则，则更新多约束优化数学模型，对探测时段未完全覆盖期望探测时段的目标，以协同探测任务方案中对该目标的终止探测时刻减去两个传感器目标通道交接目标的过度时段时长，更新对该目标的期望起始探测时刻，重建多约束优化数学模型并求解，直至分配给各目标的探测时段完全覆盖相应目标的期望探测时段；

所述建立模型步骤中，优化变量为“目标-传感器目标通道”配对；

约束条件包括传感器性能约束和探测任务约束两类，其中：

传感器性能约束包括：

为各传感器一个目标通道分配的目标不超过一个；

为各传感器一个目标通道分配的目标不能是该传感器无法探测的目标；

探测任务约束包括：

对各目标都分配传感器目标通道进行探测；

对各目标的起始探测时刻小于等于对该目标的期望起始探测时刻；

对各目标的探测应连续；

优化目标为，通过设计“目标-传感器目标通道”配对，使分配的传感器目标通道对目标的可探测时段最大程度覆盖对相应目标的期望探测时段；

所述优化变量“目标-传感器目标通道”配对表示为n×m维矩阵D，

其元素d_ij＝0或1，d_ij＝1代表第i个传感器目标通道探测第j个目标，d_ij＝0代表第i个传感器目标通道不探测第j个目标；

所述约束“为各传感器一个目标通道分配的目标不超过一个”表示为

D·I_m1-I_n1≤0_n1

I_m1为m维单位列向量，I_n1为n维单位列向量，0_n1为n维零列向量；

所述约束“为各传感器一个目标通道分配的目标不能是该传感器无法探测的目标”表示为

-D*T₀≤0_nm

算子*代表两个同维矩阵或向量的相同行与列的元素相乘，0_nm为n×m维零矩阵；

所述约束“对各目标都分配传感器目标通道进行探测”表示为

I_1n·D-I_1m＝0_1m

I_1n为n维单位行向量，I_1m为m维单位行向量，0_1m为m维零行向量；

所述约束“对各目标的起始探测时刻小于等于对该目标的期望起始探测时刻”表示为

I_1n·(D*T₀)-T_e0≤0_1m

所述约束“对各目标的探测应连续”表示为

T_e0-I_1n·(D*T_f)＜0_1m，T_sf*(D·I_m1)-(D*T₀)·I_m1＜0_n1

T_sf为n维列向量，如第i个传感器目标通道已被分配探测任务，则T_sf的第i个元素t_sif代表第i个传感器目标通道的探测时段的终止探测时刻，如未被分配探测任务，则t_sif＝0；

所述优化目标表示为

J＝{[I_1n·(D*T_f)-T_e0]//[T_ef-T_e0]}·I_m1

算子//代表两个同维矩阵或向量的相同行与列的元素相除；

所述多约束优化数学模型表示为