本技術(shù)涉及系統(tǒng)仿真建模，特別是涉及一種考慮空中機(jī)動(dòng)范圍的航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、在系統(tǒng)仿真科學(xué)研究中，高速機(jī)動(dòng)的航空飛行器的機(jī)動(dòng)范圍和可達(dá)域往往會(huì)受到多種因素的影響，呈現(xiàn)出高度的動(dòng)態(tài)變化特性。一方面，航空飛行器的機(jī)動(dòng)范圍建模受眾多因素的影響，如油量、機(jī)動(dòng)時(shí)間等；另一方面，航空飛行器的空中可達(dá)域預(yù)測(cè)具有高時(shí)變性和強(qiáng)耦合性，如速度、油耗等。

2、針對(duì)高速機(jī)動(dòng)的航空飛行器進(jìn)行有效的可達(dá)域預(yù)測(cè)不僅能為飛行任務(wù)的規(guī)劃提供關(guān)鍵支持，還能提升航空飛行器在復(fù)雜空中環(huán)境中的生存能力。因此，如何在眾多影響因素和復(fù)雜條件下，準(zhǔn)確刻畫(huà)航空飛行器的空中機(jī)動(dòng)范圍，有效預(yù)測(cè)一段時(shí)間后的空中可達(dá)域，是一個(gè)難度較大又亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠考慮空中機(jī)動(dòng)范圍的航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)方法和裝置。

2、一種考慮空中機(jī)動(dòng)范圍的航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：

3、對(duì)設(shè)定的機(jī)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行離散化處理，并獲取離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；

4、在離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，分別對(duì)航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍、在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍以及在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍進(jìn)行建模計(jì)算；

5、根據(jù)最大機(jī)動(dòng)范圍、可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍以及剩余機(jī)動(dòng)范圍進(jìn)行航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)的航空飛行器可達(dá)域與航空飛行器自身的能力覆蓋距離進(jìn)行航空飛行器能力可達(dá)域預(yù)測(cè)。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)設(shè)定的機(jī)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行離散化處理，包括：

7、根據(jù)機(jī)動(dòng)區(qū)域的經(jīng)緯度范圍與設(shè)定的剖分粒度，在機(jī)動(dòng)區(qū)域的水平和垂直方向上確定等間距的分割點(diǎn)，通過(guò)連接分割點(diǎn)形成均勻的網(wǎng)格線，將機(jī)動(dòng)區(qū)域分割為相等的網(wǎng)格，并用每個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)坐標(biāo)代表該網(wǎng)格，用每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)坐標(biāo)的能力值代表該網(wǎng)格的能力值。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息包括：離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域的左上角經(jīng)緯度坐標(biāo)和右下角經(jīng)緯度坐標(biāo)、航空飛行器的起降點(diǎn)坐標(biāo)、當(dāng)前位置坐標(biāo)、機(jī)動(dòng)時(shí)間、當(dāng)前油量、航行速度以及實(shí)時(shí)油耗。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，分別對(duì)航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍、在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍以及在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍進(jìn)行建模計(jì)算，包括：

10、在離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前油量和實(shí)時(shí)油耗，建模計(jì)算航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍；根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前位置坐標(biāo)和航行速度，建模計(jì)算經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍；根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前油量、機(jī)動(dòng)時(shí)間、實(shí)時(shí)油耗以及航行速度，建模計(jì)算經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前油量和實(shí)時(shí)油耗，建模計(jì)算航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍，包括：

12、根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前油量i和實(shí)時(shí)油耗p，構(gòu)建航空飛行器的油量約束表達(dá)式為

13、a+b≤s；

14、其中，s＝i/p表示航空飛行器的剩余可飛行航程，a為航空飛行器從當(dāng)前位置坐標(biāo)航行至機(jī)動(dòng)位置的機(jī)動(dòng)距離，b為航空飛行器從機(jī)動(dòng)位置航行至起降點(diǎn)坐標(biāo)的返航距離；

15、根據(jù)油量約束表達(dá)式，建模計(jì)算得到航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍為以航空飛行器的起降點(diǎn)坐標(biāo)、當(dāng)前位置坐標(biāo)為焦點(diǎn)，以剩余可飛行航程s為長(zhǎng)軸的橢圓形區(qū)域。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前位置坐標(biāo)和航行速度，建模計(jì)算經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍，包括：

17、根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前位置坐標(biāo)和航行速度v，計(jì)算得到經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器的最大航行距離為r1＝δt×v；

18、根據(jù)最大航行距離r1進(jìn)行建模計(jì)算，得到經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍為以航空飛行器的當(dāng)前位置坐標(biāo)為圓心，以r1為半徑的圓形區(qū)域。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前油量、機(jī)動(dòng)時(shí)間、實(shí)時(shí)油耗以及航行速度，建模計(jì)算經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍，包括：

20、根據(jù)航空飛行器的當(dāng)前油量i、機(jī)動(dòng)時(shí)間δt、實(shí)時(shí)油耗p以及航行速度v，計(jì)算得到經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器的剩余可飛行航程r2，表示為

21、r2＝it/p；

22、it＝i-p×δt×v；

23、其中，it表示經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器的剩余油量；

24、根據(jù)剩余可飛行航程r2進(jìn)行建模計(jì)算，得到經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍為以航空飛行器的起降點(diǎn)坐標(biāo)為圓心，以r2為半徑的圓形區(qū)域。

25、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)最大機(jī)動(dòng)范圍、可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍以及剩余機(jī)動(dòng)范圍進(jìn)行航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)，包括：

26、通過(guò)考慮經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍u2已考慮了油量約束，故滿足u2約束的區(qū)域同時(shí)也會(huì)滿足航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍u的約束，因此通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍u1以及在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍u2求取交集，預(yù)測(cè)得到經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后的航空飛行器可達(dá)域u3，且u3滿足以下約束關(guān)系，表示為

27、u3(x,y)∈{u1(x,y)∩u2(x,y)}；

28、其中，x和y表示在離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。

29、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)測(cè)的航空飛行器可達(dá)域與航空飛行器自身的能力覆蓋距離進(jìn)行航空飛行器能力可達(dá)域預(yù)測(cè)，包括：

30、根據(jù)經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍u1與航空飛行器自身的能力覆蓋距離re，建模計(jì)算得到u1對(duì)應(yīng)的能力區(qū)域u11為以航空飛行器的當(dāng)前位置坐標(biāo)為圓心，以r1+re為半徑的圓形區(qū)域；其中，r1為經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后航空飛行器的最大航行距離；

31、根據(jù)經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后，航空飛行器在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍u2與航空飛行器自身的能力覆蓋距離re，建模計(jì)算得到u2對(duì)應(yīng)的能力區(qū)域u22為以航空飛行器的起降點(diǎn)坐標(biāo)為圓心，以r2+re為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)；其中，r2為經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后航空飛行器的剩余可飛行航程；

32、通過(guò)求取能力區(qū)域u11和能力區(qū)域u22的交集，預(yù)測(cè)得到經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)時(shí)間δt后的航空飛行器能力可達(dá)域u33；

33、其中，位于航空飛行器能力可達(dá)域u33與航空飛行器可達(dá)域u3之間的區(qū)域?yàn)閡a＝u33-u3，且ua內(nèi)的能力值沿u3邊界至u33邊界逐漸衰減，航空飛行器可達(dá)域u3處的能力值表示為：e(x,y)＝e0，ua內(nèi)的能力值表示為：e(x,y)＝e0×f(d)；其中，e0為航空飛行器自身的能力值，f(d)為能力值衰減函數(shù)。

34、一種考慮空中機(jī)動(dòng)范圍的航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)裝置，所述裝置包括：

35、信息提取模塊，用于對(duì)設(shè)定的機(jī)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行離散化處理，并獲取離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；

36、機(jī)動(dòng)范圍計(jì)算模塊，用于在離散化后的機(jī)動(dòng)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，分別對(duì)航空飛行器在油量約束下的最大機(jī)動(dòng)范圍、在最遠(yuǎn)航程約束下的可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍以及在返航約束下的剩余機(jī)動(dòng)范圍進(jìn)行建模計(jì)算；

37、可達(dá)域預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)最大機(jī)動(dòng)范圍、可達(dá)機(jī)動(dòng)范圍以及剩余機(jī)動(dòng)范圍進(jìn)行航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)的航空飛行器可達(dá)域與航空飛行器自身的能力覆蓋距離進(jìn)行航空飛行器能力可達(dá)域預(yù)測(cè)。

38、上述考慮空中機(jī)動(dòng)范圍的航空飛行器可達(dá)域預(yù)測(cè)方法和裝置，通過(guò)獲取航空飛行器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，綜合考慮了航空飛行器的機(jī)動(dòng)范圍主要受到油量約束、最遠(yuǎn)航程約束以及返航約束的影響，從而能夠準(zhǔn)確刻畫(huà)航空飛行器在眾多影響因素下的空中機(jī)動(dòng)范圍，并通過(guò)綜合各約束條件下的機(jī)動(dòng)范圍，能夠精準(zhǔn)、高效地預(yù)測(cè)航空飛行器在一段機(jī)動(dòng)時(shí)間后的可達(dá)域與能力可達(dá)域，為航空飛行器飛行任務(wù)的規(guī)劃提供了關(guān)鍵支持，提升了航空飛行器在復(fù)雜空中環(huán)境中的生存能力。