(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111412111.X (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 中国人民解 放军战略支援 部队信息 工程大学 地址 450000 河南省郑州市高新区科 学大 道62号 申请人 中国人民解 放军61618部队 　 中国人民解 放军6120 6部队 (72)发明人 吴传均　管凌霄　王汉英　夏青　 范玉茹　陈刚　 (74)专利代理 机构 郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 代理人 周艳巧 (51)Int.Cl. G06F 16/9537(2019.01)G06Q 10/04(2012.01) (54)发明名称 任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜 索优化方法及系统 (57)摘要 本发明属于任务环 境路径优化技术领域， 特 别涉及一种任务活动威胁代价评估中时空协同 路径搜索优化方法及系统， 在时空坐标系中任务 可到达时空棱镜范围内， 对时空综合环境影响模 型栅格化， 将沿坐标轴以相同空间和时间间隔分 割的时空单元立方体作为时空体素， 并按照时间 间隔以时空体素几何中心为节 点， 通过匀速直线 运动连接不同时刻 的时间点来构建时空路径区 段； 通过调整时空体素空间间隔来筛选目标时空 体素中心点， 将每个起始时空点与对应筛选后的 目标体素中心点之间路径作为候选路径； 通过路 径搜索来查找所有时间段内起始时空点与 目标 体素中心点之间的最小代价路径， 进而得到任务 综合威胁代价最优路径， 可有效降低计算量， 提 高任务路径规划效率。 权利要求书2页 说明书14页 附图4页 CN 114254210 A 2022.03.29 CN 114254210 A 1.一种任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其特征在于， 包含如下 内容： 在时空坐标系中任务可到达时空棱镜范围内， 对用于描述 时空环境影响规律的时空综 合环境影响模型进行栅格化处理， 将沿时空坐标系坐标轴以相同空间和时间间隔分割的时 空单元立方体作为时空体素， 并按照时间间隔以时空体素几何中心为节点， 通过匀速直线 运动连接不同时刻的时间点 来构建时空路径区段； 在时空路径区段内， 通过调整时空体素空间间隔来筛选起始时空点和目标时空体素中 心点， 将每 个起始时空点与对应筛 选后的目标时空体素中心点之间的路径作为 候选路径； 针对候选路径， 将时间间隔作为计算时间段， 从第 一个时间段开始， 以计算 时间段为层 级， 通过分层的路径搜索来查找所有计算时间段内起始时空点与目标时空体素中心 点之间 的最小代价路径， 依据所有计算时间段内的最小代价路径来 获取任务活动起始和达到的终 点之间的综合 威胁代价 最优路径。 2.根据权利要求1所述的任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其特 征在于， 所述时空综合环境影响模型在空间环境代价规律基础上扩展时间维， 利用时空坐 标系记录空间点随时间点的环境、 态势及能力因素对任务执行中环境代价累计增长率， 其 中， 时空坐标系通过确定地表一点为原 点、 以向东方向为X轴、 向北方向为Y轴、 并以时间T为 竖直向上的Z轴建立 三维直角坐标系， 以该三维直角坐标系作为时空坐标系。 3.根据权利要求1或2所述的任务活动 威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其 特征在于， 模 型栅格化处理中， 分别沿时空坐标系的X轴和Y轴， 以相同的空间间隔将空间栅 格化， 每个空间栅格确定一个空间栅格中心； 沿T轴以相同的时间间隔分割， 将时间和空间 栅格化后的最小时空单 元作为用于简化环境空间变化和时间变化复杂性的时空体素。 4.根据权利要求3所述的任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其特 征在于， 在栅格化后的时空体素环境中， 依据沿空间直线时刻按照环境允许 的最大安全速 度行进并到达目标空间栅格中心所需要的最短时间获取对应时空点到临近空间栅格中心 所需最短时间， 求解每个空间栅格中心 位置的最早到达时空点来近似表达时空棱镜的下棱 锥表面， 并求解每个空间栅格中心 位置的最晚停留时空点来近似表达时空棱镜的上棱锥表 面； 并将求解过程中相 应段运动的时空轨迹作为连接当前时空点和目标空间栅格中心、 且 首尾相接的多个时空直线段构成的连续时空轨迹； 每一时空直线段处于不同时空体素中， 且除当前时空点和目标空间栅格中心外， 每段的时空起始点和结束点为时空轨迹穿入和穿 出时空体素的时空坐标； 时空轨迹追踪按序依次根据上一次穿出时空体素的时空坐标作为 下一段时空直线段运动的时空起始点， 结合空间移动方向、 时空体素时空范围及在时空体 素内按特定方向行驶的最大速度计算穿出时空体素时的时空坐标， 直至在空间上到达目标 空间栅格中心来获取用于描述目标对象可达区域范围的时空棱镜 。 5.根据权利要求1所述的任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其特 征在于， 利用时空体素在时空综合环境影响模型中追踪任务活动时空轨迹， 任务执行进入 或穿出时空体素时空点的时空坐标来获取时空轨迹上途经每个时空体素内行进长度和停 留时间， 通过时空轨迹经过的各时空体素代价增长率及对应时空体素内停留时间、 和行进 长度来获取任务执行方案的综合环境代价； 并依据时空轨迹途径每个时空体素时产生的代 价值之和来获取用于 评估任务活动方案优劣程度的总的代价累积值。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254210 A 26.根据权利要求1所述的任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其特 征在于， 调整时空体素空间间隔中， 利用等间距采样或降低时空体素 的时空分辨率来增加 时空体素的空间 间隔。 7.根据权利要求1所述的任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化方法， 其特 征在于， 调整时空体素空间间隔中， 在时空坐标系的空间上以整数倍的时空体素空间间隔 作为掩膜基准长度， 利用掩膜方法对目标时空体素中心点进行采样， 并将采样点的空间坐 标记录在掩膜上； 在掩膜上追加并记录包含关键位置信息的时空体素中心点； 仅在掩膜的 记录中的空间位置选取起始时空点和目标体素中心点来获取用于时空路径搜索的候选路 径。 8.一种任务活动威胁代价评估中时空协同路径搜索优化系统， 其特征在于， 包含： 区域 构建模块、 节点筛 选模块和路径选取模块， 其中， 区域构建模块， 用于在时空坐标系中任务可到达时空棱镜范围内， 对用于描述时空环 境影响规律的时空综合环境影响模型进行栅格化处理， 将沿时空坐标系坐标轴以相同空间 和时间间隔分割的时空单元立方体作为时空体素， 并按照时间间隔以时空体素几何中心 为 节点， 通过匀速直线运动连接不同时刻的时间点 来构建时空路径区段； 节点筛选模块， 用于在时空路径区段内， 通过调整时空体素空间间隔来筛选起始时空 点对应的目标时空体素中心 点， 将每个起始时空点与对应筛选后的目标时空体素中心点之 间的路径作为 候选路径； 路径选取模块， 用于针对候选路径， 将时间间隔作为计算时间段， 从第一个时间段开 始， 以计算时间段为层级， 通过分层的路径搜索来查找所有计算时间段内起始 时空点与目 标时空体素中心 点之间的最小代价路径， 依据所有计算时间段内的最小代价路径来 获取任 务活动起始和达 到的终点之间的综合 威胁代价 最优路径。 9.一种计算机可读存储介质， 存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器之行时， 使 得所述处理器执行如权利要求1～7任一项所述 地方法的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器和 处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 所述计算 机程序被所述处理器执行时， 使得所述处理器执行如权利要求1～7中任一项 所述方法的步 骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254210 A 3