[发明专利]基于最小代价规划的时空环境影响效能评估方法及系统

说明书

本发明属于任务环境效能评估领域，特别涉及一种基于最小代价规划的时空环境影响效能评估方法及系统，依据时空环境影响因素，构建用于描述任务时空环境影响因素随时间发生连续变化的时空环境综合影响模型，其中，时空环境影响因素至少包含：影响任务执行的环境变量、态势变量和能力变量，以及三者随时间连续变化的规律；通过最小代价对模型进行求解，在可行时空域内搜索来获取各类代价的最小代价方案，利用最小代价方案的表现对任务效能进行评估。本发明通过综合全面分析任务、环境、态势、能力、时间等五个对象相互影响关系和动态过程，实现时空环境对任务执行影响效能的综合评估，为制订时空整体最优、代价最小的任务执行方案提供技术支撑。

技术领域

本发明属于任务环境效能评估领域，特别涉及一种基于最小代价规划的时空环境影响效能评估方法及系统。

背景技术

在特定领域下，任务是指在物理空间的单阶段行动。任务是一个广泛的概念，是在一定的环境和时空约束下，行动单元为完成所承担的责任或达到特定的目的，而进行的一系列相互关联的行动有序集合，包括在物理空间和非物理空间的多个阶段的行动，及各阶段之间的关联和协同。各阶段行动之间存在相互的影响或依赖关系，是一个复杂的联合体，除了基础的环境影响外，更重要的是巧妙的策略。单阶段行动是指在指挥人员通过复杂的策略分析后，从整体任务中划分出的，确定了具体行动样式、风险偏好、实施主体、起始条件、达成目标的，不包含策略影响的阶段行动计划。单阶段行动的环境影响评估是整体作战行动效能评估的基础，是制定策略的基本依据，具有重要的研究价值。其中，“环境”，除了通常意义上的地理、气象、水文、光照、植被、声音、电磁、太空等物理环境以外，还包括经济、生态、人文、军事和政治环境这些概念环境，只要是可能影响到任务执行的各个因素均可属于“环境”的范畴。所谓环境的综合影响，是指环境对人类活动的影响，小至对某项任务或行动的影响，大至对人类生存、进化过程的影响，而本专利所述环境影响的范围仅限于一定时间和空间内环境整体对单阶段行动执行过程的影响。但环境对任务的影响评估不能只着眼于环境，实际上除环境外，任务的执行也受态势和任务实施中双方能力的影响，甚至某些情况下态势和能力因素才是主因。故而孤立地研究环境对任务的影响是不切实际的，必须结合参与双方因素，且放在态势的影响下才能对环境的综合影响进行科学的评估。在某种程度上说，态势和能力也会受到环境影响，对态势及能力影响的研究本身也是一种对环境影响研究的扩展。汉典对于“态势”的解释是：事物发展的形势及状态。关注任务当前状态和发展变化趋势，主要包括态势估计和威胁估计两个部分，对敌、我、友及事件进行的定量或定性描述是态势表达的基础。能力作为影响任务执行不可忽略的因素，在对面向任务的环境分析中起着较为重要作用。能力的概念包括任务执行者及相关态势对象(比如敌方、友方单位)的人员能力、规模、训练水平、生物习性(如睡眠饮食习惯等)、能力和状态、保障水平等诸多要素。这些要素在环境的综合影响下会对任务的执行产生显著的影响，比如车辆的最大爬坡性能会直接决定空间可到达范围，人员有睡眠和饮食的需求能够影响任务执行的进程等。在评估环境对任务的影响过程中，充分考虑能力因素是评估方法科学性和针对性的关键，抛开能力因素的评估无法体现真实的环境影响。且，态势、能力和环境等因素都在随着时间连续变化或突变。同样的地点，同样的任务承担者，由于态势变化和气象光照等条件变化，人员有休息和进食的需要，在不同的时间执行任务的综合环境影响可能完全不同。静态的研究方法无法体现动态环境对任务的真实影响。时间是贯穿这些变化的唯一参数，故而环境、态势、能力均可以看作一种复杂的与时间相关的函数。传统基于GIS的最小代价路径分析一般是在一个二维空间平面中进行的，采用路径搜索算法，遵循着路径空间不交叉的原则，大部分基于经济利益或时间代价的原则进行分析，如果交叉就说明会形成路线闭环，相当于浪费了消耗的代价，然而空间中的交叉路径在特定环境中是不可避免的甚至极为有用的，比如军事活动中为躲避风险而设计的穿插轨迹。故传统基于空间GIS的最小代价路径分析方法已不适用于复杂多变的任务实施环境效能评估。

发明内容