(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 202111412094.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　刘颖真　夏青　 马小青　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. G06Q 10/04(2012.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 16/9537(2019.01) (54)发明名称 基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱 镜求解方法及系统 (57)摘要 本发明属于目标对象可达域分析技术领域， 特别涉及一种基于综合环境影响模型的危险逃 逸时空棱镜求解方法及系统， 依据越野者机动能 力效能评估的最短时间消耗代 价， 构建面向任务 的时空综合环 境影响模型； 通过对时空综合环境 影响模型进行栅格化处理并求解， 利用时空轨迹 追踪算法预测在时空中沿直线段移动的最短时 间代价， 结合最短时间代价搜索， 按当时环境允 许的机动能力， 求解危险事件开始前刚好能避免 被危险波及的时空边界， 和危险过去后最早能够 到达的时空边界， 进而获取用于表 示为躲避危险 不可以出现的时空范围的时空棱镜。 本发明可实 现连续变化时空任务可到达域精细化分析， 有效 避免行动中某些极端危险。 权利要求书2页 说明书11页 附图4页 CN 114254809 A 2022.03.29 CN 114254809 A 1.一种基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特征在于， 包含如下 内容： 依据越野者机动能力效能评估的最短时间消耗代价， 在时空坐标系中构建面向任务的 用于描述时空环境影响规 律的时空综合环境影响模型； 构建用于描述任务执行过程中边界条件的危险时空棱镜， 该危险时空棱镜包含用于描 述危险事件发生时空范围的发生区， 用于描述因活动能力受限不可能逃离危险事件波及的 波及区， 及因 活动能力受限如果没有经历危险事 件不可能到 达的真空区； 通过对时空综合环境影响模型进行栅格化处理并求解， 利用时空轨迹追踪算法预测在 时空中沿直线段移动的最短时间代价， 并结合最短时间代价搜索求解危险时空棱镜 真空区 上棱锥表面和波及区下棱锥表面； 依据真空区上棱锥表面、 除上下边界以外的发生区时空 边界及波及区下棱锥表面三者所对应的时空区域来获取用于表示为躲避危险应当避免出 现的时空范围的时空棱镜 。 2.根据权利要求1所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 所述时空综合环境影响模型采用在时空坐标系中记录综合环境随空间位置及时间 连续变化的函数模 型， 其中， 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所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 危险逃逸时空棱镜的波及区、 发生区及真空 区按照时间顺序分布， 其中波及区的下 时空边界、 发生区的除上下边界以外的时空边界及真空 区上时空边界三者一起分割出一个 闭合时空区域， 该闭合时空 区域即为用于表达为完成任务必须躲避或因危险事件无法到达 时空区域的危险逃逸时空棱镜， 其下、 上锚点分别是危险事件开始 时刻和结束时刻的时空 边缘。 4.根据权利要求3所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 危险逃逸时空棱镜求解中， 其上下边界面均位于危险事件发生的空间范围内， 其 中， 下时空边界面求解时， 从危险事件发生的时刻开始， 以环境 允许的最大速度和最优路径 并以危险事件的空间边缘为目的地， 向过去反向推算危险事件空间范围内所有空间点能够 脱离危险的最 晚出发时间， 对应的时空点即构成连续的棱锥形时空表面， 利用该连续的棱 锥形时空表面来表示越野者所处时空低于该时空面时能够逃离即将发生的危险事件的下 时空边缘； 上时空边界面求解时， 从危险事件结束的时刻开始， 以环境 允许的最大速度和最 优路径并从危险事件的空间边缘向内行驶， 向未来正向推算危险事件范围内所有空间点在 危险事件结束后能够到达的最早时间， 对应的时空点即构成连续的棱锥形时空表面， 利用 该连续的棱锥形时空表面来表示当前越野者如果没有受到过危险事件影响必然不可能出 现在该时空面之下的上时空边 缘。 5.根据权利要求1～4任一项所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解 方法， 其特征在于， 模型格栅化处理中， 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。 6.根据权利要求5所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254809 A 2征在于， 求解危险逃逸时空棱镜上下棱锥表面时， 在栅格化后的时空体素环境中， 通过求解 每个空间栅格中心 位置为逃离危险的最晚出发时空点来近似表达下棱锥表面； 通过求解每 个空间栅格中心位置在危险事 件结束后的最 早到达时空点 来近似表达上棱锥 表面。 7.根据权利要求6所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 计算空间栅格中心位置为逃离危险事件的最 晚出发时空点时， 从危险事件开始 时 刻的时空边缘开始， 计算临近空间栅格中心到 当前时空点的最晚时间作为躲避危险的最晚 时间， 采用路径搜索算法向空间八方向反向搜索每个空间栅格中心的最 晚出发时间； 计算 空间栅格中心位置在危险结束后的最早到达时空点时， 从危险结束时刻的时空边缘开始， 计算每个空间栅格中心在危险结束后的最 早到达时间。 8.根据权利要求5所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 时空棱镜求解中， 在计算上边界时， 将从当前时空点到临近空间栅格中心的时空轨 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传 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； 在计算下边界时， 向过去反向 推算计算从临近空间栅格中心到当前时空点的时空轨 迹。 9.根据权利要求1所述的基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 针对获取 的真空区上棱锥表面、 除上下边界以外的发生区时空边界及波及区下棱 锥表面三者所对应的时空区域， 通过交集 运算来获取目标时空范围。 10.一种基于综合环境影响模型的危险逃逸时空棱镜求解系统， 其特征在于， 包含： 模 型构建模块和模型求 解模块， 其中， 模型构建模块， 用于依据越野者机动 能力效能评估的最短时间消耗代价， 在时空坐标 系中构建面向任务的用于描述时空环境影响规 律的时空综合环境影响模型； 模型求解模块， 用于通过构建用于描述任务执行过程中边界条件的危险时空棱镜， 其 中， 该危险时空棱镜包含用于描述危险事件发生时空范围的发生区， 用于描述因活动能力 受限不可能逃离危险事件波及的波及区， 及因活动能力受限如果没有 经历危险事件不可能 到达的真空 区； 同时， 通过对时空综合环境影响模 型进行栅格化处理并求解， 利用时空轨迹 追踪算法预测在时空中沿直线段移动的最短时间代价， 并结合最短时间代价搜索求解危险 时空棱镜真空区上棱锥表面和波及区下棱锥表面； 依据真空区上棱锥表面、 除上下边界以 外的发生区时空边界及波及区下棱锥表面三者所对应的时空区域来获取用于表示为躲避 危险应当避免出现的时空范围的时空棱镜 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254809 A 3