[发明专利]一种无人艇集群对海打击方法

说明书

本发明公开了一种无人艇集群对海打击方法，包括：针对入侵目标的无人艇集群分配调度方案设计模块，无人艇集群航行控制算法设计模块，基于速度障碍法(VO)和交互速度障碍法的(RVO)的无人艇集群避障安全算法设计模块，针对多导弹指定时间命中有效摧毁入侵目标的打击模块设计，该系统能够在复杂海洋环境下完全自主地进行任务和路径的有效规划，并且能进行无人艇集群协同控制完成复杂航行等任务，实现自主避碰和安全航行，在协同控制方面，该系统能减少用于无人艇规划路径的信息量，通过协同控制的方式实现多无人艇集群在向打击位置移动同时满足安全航行的要求。

技术领域

本发明涉及计算机通信领域，尤其涉及一种无人艇集群对海打击方法。

背景技术

随着无人艇在民用领域以及军用领域的广泛应用，在海域领权和海域权利纷争紧张的情况下，无人艇以其数据感知融合、自主规划、精确航向、航速运动控制能力得到广泛的应用，提高了我国海域的装备和作战能力，维护了我国海洋的安全。协同控制无人艇集群，实现对入侵目标的打击，具有很高的研究价值和战略意义。

现已有许多针对无人艇集群在海域运动航线以及作战方案的研究。针对无人艇的航行规划以及对海域静态障碍物与动态障碍物规避的相关研究，文献[1](参见陈佐鹏.无人艇局部路径规划的研究与实现[D].华中科技大学,2019.)提出基于跟踪所预测的避障点的“动态几何法”无人艇局部路径规划方案，并结合对无人艇运动速度的控制实现对动态障碍物的规避，但当海域环境极其复杂，障碍物形成大规模的凸集时，局部路径规划无法引导无人艇集群驶出障碍区间。文献[2](参加李亚南.智能水面无人艇的集群运动控制研究[D].哈尔滨工业大学,2019.)研究了在含有静态障碍物与动态障碍物的复杂海域环境，将避障技术模块、路径预测模块、分布式反集群算法技术相结合，提出了一种根据路径预测的分布式反集群算法及避障方案，但计算量较大。针对多导弹对海域入侵目标打击的相关研究，文献[3](参见费爱国，张陆游，胡晓静.基于改进拍卖算法的空空导弹制导权移交技术研究[J].上海航天，2013，30(01):18-23.)通过构建空空导弹制导权移交问题的数学模型，设计了利用拍卖算法的空空导弹制导权移交方案；文献[4](参见刘万里.激光制导测量机器人系统及应用技术研究[D].天津大学，2009.)基于传统“光靶运动—光束跟踪”式激光跟踪测量技术，提出了一种新型的“光束运动—光靶跟踪”式激光制导测量方法；还未实现多导弹对入侵目标的协同指定时间有效摧毁。

海域环境十分复杂，大面积的静态障碍物以及动态障碍物对于无人艇的航向的影响值得被考虑。此外，多导弹在打击同一目标时，因为各个导弹的命中时间存在明显差异，导致攻击效果会降低。且无人艇对海打击软件系统相关的一体化技术软件平台开发成果较少。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种对于具有静态障碍物及动态障碍物的复杂海域环境，能够实现无人艇集群达到打击位置，并在指定时间内对目标的协同命中的无人艇集群对海打击方法，能减少用于无人艇规划路径的信息量，通过协同控制的方式实现多无人艇在向打击位置移动同时满足安全航行的要求。

技术方案：本发明所述的一种无人艇集群对海打击方法，包括如下步骤：

步骤1：针对入侵目标，根据基地与入侵目标的距离以及基地所含无人艇数量，确定无人艇集群分配调度方案；

步骤2：根据打击位置与基地位置，考虑海域平面静态障碍物位置，规划无人艇集群运动的全局路径；结合海域平面上的动态障碍物位置和静态障碍物位置，基于速度障碍法(VO)和交互速度障碍法(RVO)确定无人艇集群避障安全航行控制方案，使得无人艇到达各自打击位置；

步骤3：构建导弹的运动学模型，计算命中时间误差的估计表达式；基于比例导引法，进行多导弹指定时间有效摧毁入侵目标的导引律设计，规划导弹航路。

具体的，步骤1中，以基地为圆心，构建基地有效打击区域模型：