(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 202111411118.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6120 6部队 (72)发明人 吴传均　夏青　陈刚　董远　 秦永志　 (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 16/9537(2019.01)G06F 16/29(2019.01) (54)发明名称 基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱 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异形锚 点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， 将已知时空坐 标的多个疑似起点和目标点作为锚点； 通过路径 追踪算法评估最短时间代价以及相应时空轨迹， 并结合最短时间代价搜索获取用于描述不确定 任务对象活动边界的时空棱镜上下棱锥表面， 进 而得到所求解的时空棱镜。 本发 明可实现在连续 变化时空中对某任务执行者从多个疑似位置出 发、 对多个可能目标执行任务的情形进行精细和 全局化的可到达时空域分析， 结果科学合理， 贴 合实际任务执 行环境。 权利要求书2页 说明书10页 附图5页 CN 114254807 A 2022.03.29 CN 114254807 A 1.一种基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 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； 通过对时空综合环境影响模型进行栅格化处理并求解， 将已知时空坐标的多个疑似起 点和目标点作为锚点， 其中， 锚点 为单点状、 或为线状、 或为散列多点状、 或为 面状； 通过路径追踪算法评估以环境允许最大速度沿空间直线行驶到达空间目标点所取得 的最短时间代价以及相应时空轨迹， 并结合最短时间代价搜索获取用于描述越野者中不确 定任务对象活动边界的时空棱镜上下棱锥表面； 依据上下棱锥表面对应时空区域来 获取任 务执行可能出现的目标时空范围， 将该目标时空范围作为所求 解的时空棱镜 。 2.根据权利要求1所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 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， 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2所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 针对疑似起点和目标点作为锚点的任务对象， 对其求解时空棱镜时， 在随时间连续 变化环境中， 假设每个可能被越野对象经过的空间点均由一个最早到达时间和最晚停留时 间构成该途径点在时空坐标系中的最早到达时空点和最晚停留时空点； 所有 可能途径点的 最早到达时空点和最晚停留时空点分别构成连续的下和上棱锥形时空表面； 将起始时空点 作为下锚点、 到达时空点作为上锚点， 以下和上两个棱锥形时空表面作为边界面， 两边界面 之间的时空区域即为所求解的用于表示能够按时完成任务的越野者可能出现的时空范围 的时空棱镜区域。 4.根据权利要求2或3所述的基于综合环境影响模型的异形锚点 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。 5.根据权利要求4所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 获取时空棱镜上下棱锥边界面时， 通过在栅格化后的时空体素环境中， 求解每个空 间栅格中心 位置的最早可能到达时空点来近似表达下棱锥表面； 求解每个空间栅格中心 位 置的最晚可能停留时空点 来近似表达上棱锥 表面。 6.根据权利要求5所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 通过路径追踪算法 并结合最小时间代价搜索 对时空棱镜上下棱锥面的最早到达时 间和最晚停留时间进 行计算的过程中， 建立开放列表和已定列表， 将点状锚点， 散列多点状 锚点， 线状锚点， 以及面状锚点边线附近位于空间栅格中心的时空点直接加入已定列表， 将 位于面状锚点内部位于空间栅格中心且时间在面状锚点附近的时空点也加入已定列 表， 对 现有已定列 表四周临近的空间栅格中心 点进行最短时间代价评估， 将评估后形成的时空点 添加至开 放列表。 7.根据权利要求6所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 求解空间栅格中心位置的最早可能到达时空点时， 从未定列表中查找时间最早的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254807 A 2时空点加入已定列表， 采用路径搜索算法依据此点向空间临近的八个方向搜索， 更新未定 列表中临近时空点的最早到达时间， 或评估未评估的空间栅格中心并加入未定列表， 再次 查找未定列表中时间最短的时空点加入已定列表， 依此循环， 直至计算出每个空间栅格中 心的最早可能到达的时间； 计算空间栅格中心位置的最 晚停留时空点时， 从未定列表中具 备最晚停留时间的时空点 开始， 反向搜索每 个空间栅格中心的最晚出发时间。 8.根据权利要求7所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 时空棱镜评估某 时空点到临近空间栅格中心最短时间时， 将相 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。 9.根据权利要求1所述的基于综合环境影响模型的异形锚点时空棱镜求解方法， 其特 征在于， 针对获取的上、 下棱锥边界面的时空区域 通过交并集 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异形锚点时空棱镜求解系统， 其特征在于， 包含： 模 型构建模块、 模型处 理模块和数据输出模块， 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； 模型处理模块， 用于通过对时空综合环境影响模型进行栅格化处理并求解， 将已知时 空坐标的多个疑似起点和目标点作为锚点， 其中， 锚点为单点状、 或为线状、 或为散列多点 状、 或为面状； 数据输出模块， 用于通过路径追踪算法评估以环境允许最大速度沿空间直线行驶到达 空间目标点所取得的最短时间代价以及相应时空轨迹， 并结合最短时间代价搜索获取用于 描述越野者中不确定任务对象活动边界的时空棱镜上下棱锥表面； 依据上下棱锥表面对应 时空区域来 获取任务执行可能出现的目标时空范围， 将该目标时空范围作为所求解的时空 棱镜。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254807 A 3