电磁信息规划方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明属于电磁信息，尤其是涉及一种电磁信息规划方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、电磁信息时空网格图应用计算的原理是以电磁信息时空网格图为基础，利用网格图的编码标识以及张量表达的可计算性，通过标识的编码代数时空以及场属性的网格图属性计算算子，为高效计算提供基础运算算子，并利用上述基础运算算子组合形成的查询算法、叠置算法、预测算法、规划算法，来解决电磁信息中的时空分析计算以及智能决策计算任务。

2、电磁信息时空网格图规划算法是指利用网格图离散化的特点，将传统空间连续值映射到网格空间中离散表达，在电磁信息时空网格图的基础上，利用时空网格图属性计算算子的组合来解决电磁任务中的规划问题，为策略指定提供有效的决策支持，例如电磁飞行器的路径规划问题，通信链路规划与优化，用频管理规划等内容。

3、飞行器威胁区路径规划任务是指在飞行器在敌方部署的威胁区内突围过程中，考虑到威胁区域内的障碍物和环境等因素，寻找一条安全的飞行路径以避开这些威胁区域并达到飞行目标。由于雷达探测范围会受到噪声以及在其它干扰背景下探测目标，同时目标的回波信号也会起伏波动，因此雷达接收天线并不是一个确定值，而是统计值，通常以雷达探测概率进行威胁区的描述。由于威胁区是概率值，飞行器可以通过概率高的区域，但是需要承担相应的安全代价，因此该任务需要综合考虑路径长度、安全性、效率等因素，并且需要实时更新路径以应对威胁的变化，目标是在保证航行安全的前提下，寻找一条最优的路径，使飞行器能够快速、高效地到达目的地。

4、对于威胁区的考虑，主要有两种情况，第一种是将威胁区考虑为不可通行区，即规划的路线需要避开不可通行区。有文献提出了一种双层的a*算法，将第一层规划的扩展点估计代价通过第二层的规划结果来计算，使估计代价接近于真实代价，有限解决在飞行器在威胁区陷入局部最优的问题。随着威胁区的场景越来越复杂，威胁区不再是简单的可通行和不可通行，而逐渐是一个概率值，例如雷达探测概率，因此第二种情况就是将威胁区考虑为一个概率值，可以以一定的代价进行通行，因此对距离和安全性的考虑需要更加细致。有文献针对隐身无人机(uav)提出了一套改进a*算法，在算法中引入无人机的姿态角信息，以及多层变步长策略来保证算法避免局部最优，同时引入航迹点的雷达探测概率阈值来判断是否可通行，该方法效果显著，但没有考虑定量化的描述安全性与距离长短之间的关系；还有文献提出了考虑威胁区概率值和路径长短的航路建模a*规划算法，通过设置一个距离和安全性的代价大小权重因子来平衡两者的比例，但是该算法是在二维空间中进行的，而且只在代价函数中考虑距离和安全性的关系，启发函数中仍然是以距离为基础，即在考虑未来路径的过程中仍然以距离为首要因素，因此在规划过程中会相当耗时，不能平衡计算效率、安全性、与距离的关系。

5、综上，现有的方法极少有效考虑飞行器空间三维规划安全性问题，传统的a*算法只考虑了距离因素，路径越短，则认为规划结果越好，未考虑安全性；在考虑了威胁区安全性的规划算法中，部分研究是将威胁区直接当作不可通行区进行规避，没有考虑威胁区概率值的情况；而考虑了威胁区概率值的算法中，大部分是二维空间的规划，而且难以快速有效量化安全性与路径长度之间的关系，因此难以实现三维空间中路径规划任务的安全性与距离以及规划效率的平衡。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电磁信息规划方法、装置、电子设备及存储介质，至少部分的解决现有技术中存在的难以实现三维空间中路径规划任务的安全性与距离以及规划效率的平衡问题。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种电磁信息规划方法，包括：

3、基于获取的威胁区的空间范围e，飞行器的起始点三维坐标ps，飞行器的目标点三维坐标pe，雷达辐射源中心坐标点集合pr，雷达方程的参数集合a、空间划分精度β和危险系数α构建电磁信息路径规划模型；

4、基于构建的电磁信息路径规划模型规划电磁信息。

5、可选的，所述基于获取的威胁区的空间范围e，飞行器的起始点三维坐标ps，飞行器的目标点三维坐标pe，雷达辐射源中心坐标点集合pr，雷达方程的参数集合a和空间划分精度β构建电磁信息路径规划模型，包括：

6、根据β选择合适的网格层级l，获取雷达联合探测概率，基于网格层级l和雷达联合探测概率生成电磁信息时空网格图；

7、将飞行器的起终点坐标转换到时空网格图对应的网格中，得到飞行器的起终点坐标对应的网格；

8、基于飞行器的起终点坐标对应的网格得到电磁信息时空网格图中的规划网格；

9、基于规划网格完成电磁信息规划。

10、可选的，所述基于飞行器的起终点坐标对应的网格得到电磁信息时空网格图中的规划网格，包括：

11、获取构建的代价表中总代价最小的网格pm；

12、如网格pm不是终点将网格pm的三维邻接网格节点依次进行判断；

13、基于网格pm的三维邻接网格节点的判断结果得到对应的网格。

14、可选的，所述基于pm的三维邻接网格节点的判断结果得到对应的网格，包括：

15、若当前节点网格pm不在威胁区内，则遍历下一个邻接点；

16、若网格pm的邻接网格节点网格pn已经在预构建的closeset表里，则遍历下一个邻接点；

17、若网格pn不在预构建的openset表里，计算总代价后将网格pn放入openset表和cost表里；

18、若网格pn在openset里，则查看pn是否需要在cost表中更新。

19、可选的，将飞行器的起终点坐标转换到时空网格图对应的网格中，得到飞行器的起终点坐标对应的网格，包括：

20、在三维网格空间中从网格m移动到网格n时，首选按照dis1的计算方式移动，其次是dis2，最后选择dis3；

21、dis3＝dδ1+dδ2+dδ3；

22、其中dδ1、dδ2和dδ3分别是网格m和网格n在经度、纬度和高度三个维度之间相差的网格数。

23、可选的，在三维网格空间中从网格m移动到网格n时构建损失函数；

24、损失函数为：，

25、其中，n为网格n，α为危险系数，l为映射函数，g(n)为起点到当前网格n的实际代价，h(n)为当前网格n到终点的估计代价，p(n)为沿当前路径到当前网格n飞行器至少被探测到一次的概率。

26、可选的，pi指的是飞行器在网格i处被雷达探测到的概率，start grid为起点网格，grid n为网格n。

27、第二方面，本公开实施例还提供了一种电磁信息规划装置，包括：

28、构建模块，用于基于获取的威胁区的空间范围e，飞行器的起始点三维坐标ps，飞行器的目标点三维坐标pe，雷达辐射源中心坐标点集合pr，雷达方程的参数集合a、空间划分精度β和危险系数α构建电磁信息路径规划模型；

29、规划模块，用于基于构建的电磁信息路径规划模型规划电磁信息。

30、第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

31、至少一个处理器；以及，

32、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

33、所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一所述的电磁信息规划方法。

34、第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行第一方面任一所述的电磁信息规划方法。

35、本发明提供的电磁信息规划方法、装置、电子设备及存储介质。其中该电磁信息规划方法，在规划中加入威胁区的空间范围，有效考虑飞行器空间三维规划安全性问题，实现了三维空间中路径规划任务的安全性与距离以及规划效率的平衡。